فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال نهم شماره 10 (پیاپی 63، دی 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/12
  • تعداد عناوین: 12
|
  • میلاد آذین، مهرزاد تحملی رودسری* صفحات 5-22
    خطوط لوله مدفون زیرساخت های حیاتی هستند و بیشتر برای انتقال انرژی و سایر کالاهای اساسی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهمترین مخاطرات لرزه ای خطوط لوله مدفون، حرکت گسل هایی است که از آنها عبور می کند. بطور کلی، خطوط لوله را می توان به عنوان یک تیر بر بستر فنر مدلسازی کرد. در حالی که اندرکنش لوله و خاک را می توان با استفاده از فنرهای معادل خاک در جهت محوری، افقی و عمودی نشان داد، که مقادیر سختی این فنرها قبلا توسط آیین نامه ASCE وALA ارایه شده است. در این تحقیق، یک آزمایش در مقیاس کامل بر روی لوله پلی اتیلن 8 متری به قطر 5/120 میلی متر، مدفون در خاک ماسه ای متراکم، در محل گسل امتداد لغز انجام شد. برای شبیه سازی اثر گسل، جابجایی 600 میلی متر، بصورت عمود بر محور لوله به آن اعمال شد. جابجایی 8 نقطه در طول لوله که از هم فاصله 1متر داشتند، در هر لحظه از بارگذاری ثبت شد. یک برنامه کامپیوتری برای بهینه سازی مشخصات فنرهای معادل با استفاده از اسکریپت های پایتون در محیط های متلب و آباکوس، طراحی شد. تا بدین ترتیب، تغییر شکل لوله در طول آن بیشترین انطباق را با نتایج آزمایش داشته باشد. بر این اساس، سختی اولیه و حداکثر نیروی اندرکنش خاک- لوله محاسبه شد و با معیارهای ارایه شده توسط استاندارد ASCE وALA مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مقدار ظرفیت نیروی تسلیم و سختی فنرهای جانبی معادل خاک، در مقایسه با آیین نامه ASCE وALA ، مقدار زیادی خطا دارد. مقادیر مذکور برای لوله پلی اتیلن در شرایط گسل امتداد لغز، بسیار کوچکتر از مقادیر ارایه شده توسط ASCE و ALA بود.
    کلیدواژگان: لوله پلی اتیلن مدفون، گسل امتداد لغز، اندرکنش خاک- لوله، آزمایش در مقیاس کامل، تحلیل المان محدود
  • هیوا ملائی، طالب مرادی شقاقی*، حسن افشین، رضا صالح اهری، سعید میررضایی صفحات 23-47
    بتن به عنوان یکی از مصالح ساختمانی به طور گسترده در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد، اما به عنوان مصالح سازگار با محیط زیست محسوب نمی شود. چون علاوه بر تخریب محیط زیست و استفاده از مقادیر زیاد منابع طبیعی، موجب اثرات زیان بار زیست محیطی می-گردد. از این رو ارایه ی راهکاری جهت کاهش اثرات آلایندگی سنگدانه ی بازیافتی، امری ضروری به نظر می رسد. در مقاله حاضر تاثیر سنگدانه-های بازیافتی بر روی مشخصات ریولوژیکی و مکانیکی بتن خودتراکم به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از دو نوع سنگ دانه بازیافتی با منشا مقاومتی مشخص و نامشخص برای نمونه های مورد مطالعه استفاده شده است. طراحی آزمایشات در این مقاله توسط روش باکس بنکن که یکی از روش های سطح پاسخ بوده، انجام گرفته است. متغیرهای ورودی در مخلوط ها، شامل میکروسیلیس در محدوده % 15-5 به عنوان جایگزین درصدی از وزن سیمان، درشت دانه و ریزدانه ی بازیافتی در محدوده %50-0 برای هر دو سری از مصالح بازیافتی، جایگزین مصالح طبیعی گردیده است. پاسخ های مورد مطالعه جریان اسلامپ، قیف V، مقاومت فشاری و مقاومت کششی می باشند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش سنگ دانه های بازیافتی مشخصات روانی و مکانیکی مخلوط ها کاهش می یابد، در حالی که میکروسیلیس به طور موثری مشخصات مکانیکی را بهبود بخشیده است. علاوه بر این حساسیت بیشتر پاسخ های مورد مطالعه به ریزدانه-های بازیافتی بوده است. لازم به ذکر است مصالح بازیافتی با منشا مقاومت مشخص در مقایسه با مصالح بازیافتی با منشا مقاومت نامشخص نتایج بهتری از خود نشان داده اند. همچنین برای تمامی پاسخ ها با استفاده از تحلیل واریانس روابط ریاضی جهت پیش بینی مشخصات ریولوژیکی و مکانیکی مخلوط ها ارایه گردیده است.
    کلیدواژگان: بتن خودتراکم، مصالح بازیافتی با منشا مشخص، مصالح بازیافتی با منشا نامشخص، میکروسیلیس، روش سطح پاسخ
  • مهدی خوش وطن، مجید پورامینیان* صفحات 48-68
    مقاوم سازی سازه های با سیستم باربر قاب بتنی توسط میراگر فلزی تسلیم شونده در تحقیق حاضر انجام گرفته است. برای این منظور میراگر فلزی تسلیم شونده پس از صحت سنجی و مقایسه نتایج با نمونه مشابه آزمایشگاهی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS شبیه سازی شده و تعداد پره های آن طوری تعیین شده که بهترین عملکرد را داشته باشد. در این تحقیق 4 گروه سازه بتنی از لحاظ سیستم باربر جانبی مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت که شامل قاب خمشی بتنی متوسط، قاب خمشی بتنی متوسط همراه با دیوار برشی با شکل پذیری متوسط، قاب خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط همراه با مهاربند فولادی EBF و قاب خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط همراه با مهاربند فولادی EBF مجهز به میراگر فلزی تسلیم شونده می شود. سازه های مورد بررسی قاب های ساختمانی 8 ، 14 و 20 طبقه می باشند. در مدل سازی سازه های دارای میراگر از چهار نوع میراگر مدل سازی شده با 4 ،6، 8 و 10صفحه جاری شونده در میراگر استفاده شده است که با مقایسه آن ها مشخص شده است که میراگر دارای 10 صفحه جاری شونده عملکرد بهتری دارد و از نتایج آن سازه در مقایسه با سیستم های دیگر استفاده گردید. در مدل های 8 طبقه حداکثر تغییر مکان نهایی در مهاربند 17 درصد بیشتر از میراگر بدست آمد. نتایج تغییر مکان ماکزیمم نهایی در سازه های 20 طبقه نشان داد که از 4 تیپ سیستم مورد بررسی، رفتار دیوار برشی و میراگر به نسبت سایر سیستم ها عملکرد بهتری دارد. سازه 8 طبقه دارای میراگر نه تنها بیشترین برش را تحمل کرده بلکه بهترین عملکرد را نسبت به سایر سیستم ها داشته است. از نتایج تحقیق حاضر، به نظر میرسد در سازه های با تعداد طبقات پایین استفاده از سیستم با میراگر پیشنهادی شده مناسب تر باشد و در میان مرتبه، سیستم دیوارهای برشی عملکرد مناسب تری دارد.
    کلیدواژگان: میراگر فلزی تسلیم شونده، بهینه سازی، مقاوم سازی لرزه ای، دیوار برشی بتنی، قاب خمشی بتن آرمه
  • علیرضا معظمی*، رضا وحدت صفحات 69-79
    با توجه به رفتار پیچیده مصالح حاوی ژیپس، بارگذاری ساختگاه های حاوی این مصالح مانند سدها و پل ها و... دارای اهمیت زیادی می باشد. لذا توجه به تغییرشکل پذیری این مصالح تحت شرایط محیطی مختلف مانند رطوبت و تنش مهم است. تحقیق حاضر اثر تغییرات رطوبت و تنش بر روی نمونه های استخراج شده از ساختگاه سد مراش واقع در شهرستان ماهنشان از توابع استان زنجان مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بارگذاری محوری یک دستگاه مشابه دستگاه تک محوری طراحی و ساخته شد و 9 نمونه در معرض بارگذاری های مختلف در سه حالت درصد رطوبت 30، 50 و 80 درصد قرار گرفتند. بارگذاری ها در بازه های زمانی مختلف و بعضا تا بیش از 45 روز برای انجام آزمایش خزش لحاظ شدند. نتایج نشان داد با افزایش تنش، میزان کرنش خزشی افزایش می یابد و با نزدیک شدن تنش ها به مقاومت تک محوری نمونه، مقادیر کرنش خزشی افزایش پیدا می کند بطوریکه با افزایش تنش از 3/1 به 5/3 مگاپاسکال، مقادیر کرنش های خزشی گاهی تا 5/2 برابر افزایش می یابد. بر اساس نتایج بدست آمده بیشتر کرنش های خزشی در روزهای اولیه اتفاق می افتد. همچنین با افزایش رطوبت، کرنش های نمونه افزایش یافته و رفتار نمونه تغییر می یابد بطوریکه در رطوبت های پایین کرنش ها از نوع الاستیک و برگشت پذیر بوده و در رطوبت های بالاتر کرنش ها از نوع پلاستیک می باشند. افزایش رطوبت نسبی باعث افزایش تغییر شکل این مصالح می شود به طوری که با نزدیک شدن به حالت اشباع، نمونه تغییر حجم بسیار زیادی را نشان داد. همچنین نتایج نشان دادند وقتی که نمونه در مدت زمان بیشتری در آب قرار می گیرد، آب به راحتی در ریزترک ها و درزه های نمونه نفوذ کرده و باعث کاهش یکپارچگی نمونه و سست شدن آن می شود.
    کلیدواژگان: مصالح ژیپس، تغییر شکل، تنش، کرنش الاستیک و پلاستیک، درزه و ترک، خزش
  • عماد عظیمی، پاشا جوادی*، مسعود نکویی صفحات 80-99
    از دیر باز برای کاهش خسارت های ناشی از زلزله راه کار های متفاوتی بیان شده است، از جمله افزایش شکل پذیری و کاهش جرم سازه. روش های نوین بر اساس جدا کردن سازه از پی بوده تا نیروی برش پایه ی سازه کاهش یابد .به عبارت دیگر جداسازی لرزه ای یک روش نوین برای طراحی ساختمان ها در برابر زلزله است که مبنای آن کاهش نیروهای وارد به سازه دراثر زمین لرزه، به جای افزایش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای جانبی می باشد. در این مقاله قرار دادن جداساز لاستیکی با هسته سربی در رفتار سازه های بتن آرمه تحت اثر زلزله های حوزه دور مورد بررسی قرار گرفته شده است. از این رو برای جداساز های لاستیکی با هسته سربی در دو نمونه سازه های بتنی3 و 5 طبقه، دو میرایی 10 و 15 درصد در نظر گرفته شده است. سازه های دارای جداساز و سازه های پایه ثابت در نرم افزارOpensees مدل گردیده و تحت اثر زلزله های دور، تحلیل تاریخچه زمانی روی آن ها انجام گرفته شده است. در نهایت نتایج تحلیل های تاریخچه زمانی برای طراحی به روش نیرویی و جابجایی مستقیم، قرار داده شده که شامل، ماکزیمم دریفت طبقات، ماکزیمم برش پایه و پریود سازه ها می باشد. نتایج بدست آمده از تحلیل های تاریخچه زمانی، نشان داده با افزایش زمان تناوب، برش پایه ها و ماکزیمم دریفت در ساختمان های های دارای جداساز طراحی شده به روش جابجایی مستقیم بیشتر از ساختمان های طراحی شده به روش نیرویی هستند. ساختمان های های دارای جداساز طراحی شده به روش جابحایی مستقیم دارای مقاطع با ظرفیت کمتری نسبت به ساختمان های طراحی شده به روش نیرویی هستند.
    کلیدواژگان: جداساز لرزه ای، جداساز لاستیکی سربی، طراحی بر اساس جابجایی مستقیم، طراحی بر اساس نیرو، تحلیل تاریخچه زمانی
  • نوذر مرادی، محمدهادی توانا*، محمدرضا حبیبی، مسلم امیری صفحات 100-121

    در این تحقیق ترکیب های مختلف از جایگزینی پوزولان های متاکایولین، زیولیت و خاکستربادی به صورت تکی، دوتایی و سه تایی مطابق استاندارد ACI-211 مورد بررسی قرار گرفت تا بتوان میزان بهینه از پوزولان مناسب را تعیین نمود. پنجاه طرح اختلاط با نسبت آب به سیمان ثابت ساخته شده و نتایج مقاومت فشاری، مقاومت کششی برزیلی، اسلامپ، وزن مخصوص، جذب آب و مقاومت ویژه الکتریکی حجمی بتن به منظور ارزیابی تاثیر نوع و میزان مصرف پوزولان و اطلاع از تاثیر ترکیب های آنها ثبت شده است. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار مقاومت فشاری مربوط به ترکیب سه تایی پوزولان ها و مقدار جایگزینی 3 درصد (M3Z3F3) بود. مقاومت فشاری 3، 7، 28 و 90 روزه به ترتیب 8/14%، 1/24%، 1/41% و1/54% نسبت به نمونه مرجع افزایش داشت. مقاومت فشاری نمونه های حاوی ترکیب های تکی، دوتایی و سه تایی با مجموع حداکثر تا 45%، باعث افزایش مقاومت فشاری با درصدهای مختلف می-شود و بیشتر از آن روند نزولی خواهد داشت. مقاومت کششی بتن در تمامی نمونه های حاوی ترکیب های دوتایی و سه تایی مواد پوزولانی بیشتر از نمونه مرجع بوده است که بیشترین افزایش مربوط به نمونه های M5Z5، M5F5، Z5F5 با 2/84% و M3Z3F3 با 7/94% بوده است. حداکثر کاهش جذب آب در ترکیب های سه تایی M13Z13F13و M15Z15F15 با کاهش 8/75% نسبت به نمونه مرجع می باشد. در تمامی نمونه های حاوی مواد پوزولانی مقدار مقاومت ویژه الکتریکی حجمی بتن نسبت به نمونه مرجع افزایش داشته است (از 3/1 تا 1/9 برابر). مقدار مقاومت ویژه الکتریکی حجمی بتن نمونه های حاوی ترکیب سه تایی پوزولان، از ترکیب های دوتایی و تکی بیشتر بود. حداکثر آن مربوط به طرح های M13Z13F13 و M15Z15F15 می باشد که 1/9 برابر نمونه مرجع افزایش داشت. وجود مقادیر بیشتر از 40% پوزولانی تقریبا تاثیری بر روی خصوصیات مکانیکی بتن نمی گذارد.

    کلیدواژگان: متاکائولین، زئولیت، خاکستربادی، مقاومت فشاری، مقاومت ویژه الکتریکی
  • مصطفی زمانیان*، مرضیه حسنوندیان، علی نورزاد صفحات 122-135

    دیوارهای خاک کوبیده شده یک روش ساخت و ساز پایدار و دوستدار محیط زیست به شمار می روند که از خاک محل برای ساخت و ساز استفاده می کنند. عموما مقاومت فشاری و کششی خاک های کوبیده شده کافی نبوده و نیاز به تثبیت دارند. سیمان و آهک از پرکاربردترین مواد برای تثبیت خاک ها به شمار می روند. با توجه به مشکلات زیست محیطی بالای سیمان بعنوان یک ماده پرکاربرد و ارزان و در دسترس، استفاده از سایر مواد سازگار با محیط زیست برای تثبیت خاک ها یک ضرورت تلقی می شود. در این تحقیق، رفتار مکانیکی خاک تثبیت شده با سربار کوره آهن که با محلول هیدروکسید سدیم فعال شده است، بعنوان یک ماده دوستدار محیط زیست، بررسی شده و نتایج با تثبیت با سیمان مقایسه شده است. بر روی نمونه ها آزمایش های تک محوری و کشش برزیلی با اندازه گیری دقیق تنش و کرنش انجام شد. نمونه ها در شرایط مختلفی از نظر نحوه عمل آوری، زمان عمل آوری و درصد ماده تثبیت کننده آماده شدند. نتایج نشان داد که تثبیت با سرباره مقاومت فشاری و کششی بسیار بیشتری نسبت به سیمان ایجاد خواهد کرد. بهترین عملکرد سرباره در شرایط عمل آوری خشک بدست آمد که با توجه به اقلیم خشک ایران و کمبود آب، گزینه مناسبی برای بهسازی خاک ها به شمار می رود. بهسازی با سرباره اگرچه عملکرد بسیار خوبی در مقاومت کششی و فشاری و سختی سکانت نمونه ها داشت، اما منجر به افزایش تردی نمونه ها شد که در رفتار لرزه ای و یا شکست ناگهانی خاک یک عملکرد نامناسب به شمار می رود.

    کلیدواژگان: خاک کوبیده شده، سرباره کوره آهن، سیمان، مقاومت فشاری محدود نشده، مقاومت کششی
  • محمد اسماعیل نیا عمران*، عباس حسینی کرانی صفحات 136-151

    استفاده از جداسازهای لرزه ای یکی از روش های متداول برای بهبود عملکرد لرزه ای پل های کابلی است. جداساز غلطکی درون قفس یکی از سیستم های نوین در سال های اخیر است که در این مقاله سعی شده تا احتمال خرابی و قابلیت اطمینان پل های کابلی جداسازی شده با استفاده از این جداساز تحت بارهای لرزه ای و بعد از حذف یک کابل از آن مورد مطالعه قرار گیرد. به همین منظور پل کابلی بیل امرسون انتخاب و براساس روش مونت کارلو، تحلیل احتمال خرابی برای بروز نقص اولیه و تحت رکوردهای لرزه ای مصنوعی انجام شده است. رکوردهای مصنوعی با توزیع مناسبی از داده های تصادفی براساس محتوای فرکانسی و مدت زمان لرزه و همچنین مطابق مدل تابع چگالی طیفی زمین لرزه با فرکانس غالب کانای-تاجیمی تولید شده اند. تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی تحت رکوردهای مذکور برای 2000 نمونه تصادفی و مطابق با روش مونت کارلو در قالب مدلسازی در نرم افزار متلب و اپنسیس انجام شده است. نتایج نشان می دهد که بدون نقص اولیه پل دارای ارتعاش و عملکرد مناسب جداساز غلطکی درون قفس تحت رکوردهای لرزه ای است و خرابی در پل تنها بصورت بروز تغییرشکلهای ماندگار جزیی در انتهای ارتعاش مشاهده می شود. احتمال خرابی پل کابلی مورد بررسی در حالت جداسازی شده بدون نقص اولیه حدود 1 درصد می باشد که دارای شاخص قابلیت اطمینان 2/3263 است. با اعمال نقص اولیه در کابل میانی دهانه وسط مدل تحت برخی رکوردها توسعه نقص و خرابی را تجربه می کند. در این شرایط احتمال خرابی 2/81 درصد و شاخص قابلیت اطمینان سازه 1/911 و قابل توجه می باشد. چنانچه نقص اولیه در دو کابل مجاور در دهانه وسط ایجاد شود، احتمال خرابی 8/78 درصد و شاخص قابلیت اطمینان 1/3532 بدست می آید.

    کلیدواژگان: پل کابلی، جداساز غلطکی درون قفس، احتمال خرابی، ارزیابی قابلیت اطمینان، رکورد مصنوعی
  • شهنام جوادیان، بابک امین نژاد*، علیرضا لرک صفحات 152-174

    توسعه یک سیستم مدیریت پل جهت ارزیابی وضعیت بحرانی پل ها جهت تخصیص تعمیر و نگهداری بسیار حایز اهمیت است. هدف مقاله حاضر توسعه یک سیستم مدیریت پل با استفاده از تلفیق روش های نوین تصمیم گیری چندمعیاره فازی می باشد. سیستم توسعه یافته مشتمل بر یک پروتکل سه فازه است. در فاز اول با بهره گیری از مطالعات گذشته، شهود و قضاوت های شخصی و تجارب خبرگان اقدام به تهیه پایگاه داده مشتمل بر فاکتورهای موثر بر وضعیت بحرانی پل ها و همچنین شناسایی تعدادی پل روگذر شهری با مشخصات نسبتا یکسان و نیازمند به تعمیر و نگهداری در شهر تهران شد. در فازهای دوم و سوم، با توجه به عدم قطعیت های موجود در مسیله تصمیم گیری، با ترکیب روش های دلفی- سوارا- آراس در محیط فازی، ضمن غربالگری و اولویت بندی فاکتورهای بحرانی کارآمدتر، به اولویت بندی وضعیت بحرانی پل های مورد مطالعه پرداخته شد. نتایج روش سوارای فازی نشان داد که فاکتورهای پرشدگی درز انقطاع و اختلال در عملکرد پل مرتبط با شاخص اصلی سازه ای، میانگین و مدت زمان بیشترین بارش سالیانه در محل پل از شاخص اصلی اقلیم و هیدرولوژی، زهکشی، تخلیه آب های سطحی و عایق بندی پل از شاخص اصلی ایمنی، نزدیکی و راحتی دسترسی پل به راه های شریانی مجاور از نظر شاخص اصلی اهمیت استراتژیکی (منطقه ای)، نسبت هزینه به فایده برای تعمیر و نگهداری یا بازسازی و تعویض پل از شاخص اصلی بودجه و درنهایت حجم ترافیک عبوری از روی پل از شاخص اصلی ترافیک و روسازی به ترتیب رتبه های بالاتری را کسب نموده اند. همچنین نتایج روش آراس فازی برای رتبه بندی 24 پل روگذر شهری مورد مطالعه برحسب فاکتورهای بحرانی نهایی (18 فاکتور) نشان داد که پل های شیخ فضل اله-ستارخان، حکیم-شیخ بهایی، همت-آفریقا، لشگری-صنایع هواپیمایی و رسالت-حقانی به ترتیب با درجه کیفیت (مطلوبیت) نسبی 3.226، 3.171، 3.081، 3.080 و 3.077 ارجح ترین پل ها جهت تخصیص تعمیر و نگهداری به شمار می روند.

    کلیدواژگان: سیستم مدیریت پل، وضعیت بحرانی پل ها، تعمیر و نگهداری، روش های تصمیم گیری فازی، پل های روگذر شهری تهران
  • وحید برزیان، ساسان معتقد*، امین محرابی مقدم، سید علی اصغری پری، لطف الله عمادعلی صفحات 175-195
    منابع متعدد عدم قطعیت در تحلیل و طرح قاب های خمشی فولادی وجود دارند که تصادفی فرض کردن هر یک از آن ها می تواند اثر قابل توجهی در تامین یا عدم تامین الزامات عملکردی سازه داشته باشد. از جمله این عوامل می توان به پارامترهای سازه ای اشاره کرد که مهمترین آنها تنش تسلیم، مدول الاستیسیته، هندسه مقاطع و جرم سازه است. ارزیابی میزان تاثیر این عوامل به نحوه توزیع و مدلسازی پارامترها بستگی دارد. در این پژوهش سه نوع توزیع رایج یکنواخت، نرمال و لگ نرمال برای پارامترهای سازه ای جرم، تنش تسلیم، مدول الاستیسیته و هندسه مقاطع که ماهیتی تصادفی دارند در نظر گرفته شده و با بهره گیری از روش مونت کارلو اثر عدم قطعیت این پارامترها بر عملکرد لرزه ای سازه های فولادی بررسی می شود. مطالعات بر روی 4 سازه 3، 5، 10 و 15 طبقه قاب خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط که بر اساس آیین نامه های ایران طراحی شده اند، انجام می شود. به منظور مدلسازی سازه ها و انجام تحلیل دینامیکی افزایشی از نرم افزار اپنسیس و به منظور ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها از منحنی های شکنندگی استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد نوع توزیع تاثیر قابل ملاحظه ای در نتایج اعمال عدم قطعیت ها ندارد. همچنین مشاهده می شود با در نظر گرفتن عدم قطعیت جرم، بازه شتاب های حالت حدی فروریزش و ایمنی جانی به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد که نشان از تاثیر قابل توجه عدم قطعیت جرم نسبت به سایر پارامترها دارد.
    کلیدواژگان: عدم قطعیت، توزیع های آماری، حالات حدی عملکرد، شبیه سازی مونت کارلو، منحنی شکنندگی سازه
  • مجید علی نژاد، رضا صابری*، سهند زینال زاده حمید صفحات 196-211

    سازه ی پوشش ایمنی راکتورهای هسته ای، مهمترین مانع برای انتشار مواد رادیواکتیو به محیط و محافظت از راکتور در برابر خطرات خارجی نظیر زلزله و سیل می باشد. با توجه به حادثه ی هسته ای فوکوشیما بحث ایمنی این سازه در زلزله مورد توجه زیادی قرار گرفته است. کشور ایران نیز در ناحیه با خطر لرزه ای زیاد و خیلی زیاد واقع شده است و از این نظر دارای اهمیت است. در این مطالعه منحنی شکنندگی لرزه ای پوشش ایمنی راکتورهای هسته ای تحت فشار که در بوشهر از این نوع استفاده شده است، با درنظرگیری حالت های مختلف خرابی تعیین شده است. برای این منظور از مدل کامپیوتری شبیه سازی شده در نرم افزار آباکوس و از تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) استفاده شده است. مدل کامپیوتری المان محدود با استفاده از مدل جرم متمرکز صحت سنجی گردیده است. حالات مختلف خرابی بر حسب تنش های گسیختگی در بتن، میلگرد، تاندون ها و صفحه فولادی پوششی متصل به بدنه ی پوشش ایمنی تعریف گردیده اند. نقاط بحرانی پوشش ایمنی بر حسب این حالات خرابی شناسایی شده اند. مصالح بتنی در شتابی کوچکتر نسبت به سایر مصالح، دچار گسیختگی می شوند در حداکثر شتاب های کمتر از 0.2g بتن در حالت الاستیک باقی می ماند و در آن هیچ ترکی ایجاد نمی شود. ولی در حداکثر شتاب های 2.2g تا 2.75g بتن دچار ترک های بیش از 2 میلیمتر می شوند که امکان انتشار مواد رادیواکتیو به محیط را فراهم می سازد. پارامترهای شکنندگی لرزه ای میانه شتاب گسیختگی و انحراف معیار لگاریتمی شتاب گسیختگی به ترتیب برابر 251/2 و 155/0 تعیین گردیدند.

    کلیدواژگان: پوشش ایمنی نیروگاه هسته ای، منحنی شکنندگی لرزه ای، تحلیل دینامیکی فزاینده، راکتورهای هسته ای تحت فشار، مودهای خرابی
  • الله نور اسدی، بهرام نوایی نیا*، مرتضی حسینعلی بیگی صفحات 212-230

    کامپوزیت های سیمانی با الیاف پلی وینیل الکل (ECC-PVA) ، دسته ای از کامپوزیت های سیمانی ست که علاوه بر مقاومت کششی و شکل پذیری بالا، عرض ترک تحت کنترل است. رفتار کرنش- سخت شونده کامپوزیت ها، تحت اثر بارهای کششی و خمشی و بروز ترک خوردگی متعدد به جای ترک های عمیق و متمرکز، از مزایای مهم آن ها محسوب می شود، که منجر به استفاده روزافزون از آن شده است. در این مقاله، هشت نمونه تیر بتنیECC (چهار نمونه با الیاف 2% و چهار نمونه با 1.5% الیاف PVA) مورد آزمایش قرار گرفته است و نمودارهای بار- جابه جایی، بار- بازشدگی دهانه و بازشدگی دهانه ترک-جابه جایی ترک بدست آورده شده است. برای تعیین میزان بازشدگی دهانه ترک از 4 عدد جابه جایی سنج (LVDT) در اطراف ترک اولیه ای که در تیر ایجاد شده بود، استفاده شد. با افزایش جابه جایی اعمال شده توسط دستگاه استاندارد با ظرفیت 500kN میزان بازشدگی ترک اولیه افزایش پیدا می کرد که این میزان توسط جابه جایی سنج ها به ثبت رسید. سپس در انتها با میانگین گیری از میزان بازشدگی ثبت شده توسط جابه جایی سنج ها میزان بازشدگی نهایی دهانه ترک به دست آمد. نتایج نشان می دهد، نمونه هایECC با الیاف 2% دارای ظرفیت باربری کمتر و جابه جایی بیشتر است و دهانه بازشدگی و شکل پذیری بیشتری نسبت به نمونه ECC با الیاف 1.5% دارند. همچنین افزایش درصد میزان الیاف PVA باعث افزایش ظرفیت خمشی تیرها به میزان 10 درصد شد.

    کلیدواژگان: کامپوزیت های سیمانی، الیاف پلی وینیل الکلPVA، ترک خوردگی، تیرهای بتنی، ظرفیت خمشی
|
  • Milad Azin, Mehrzad Tahamouliroudsari * Pages 5-22
    Buried pipelines are vital infrastructures and are mostly used to transport energy and other essential commodities. One of the most important seismic hazards on buried pipelines is movement of faults crossed by them. In general, pipeline can be simplified as a beam, while pipe-soil interaction can be represented by soil springs in the axial, horizontal and vertical direction. Although this method has been implemented previously by ASCE and ALA guidelines the specifications of these springs are not well-defined. In this study, a full-scale tests were carried out on polyethylene pipe buried in dense sandy soil (with 120.5 mm of diameter). The response of the system (such as displacements and reaction loads) were recorded during the tests. A computer program was developed to optimize the specifications of the equivalent springs using Python scripts in MATLAB and ABAQUS environments. In this way, the deformation of the pipe along its length would have the highest level of congruence with the experimental results. Using the proposed approach, the initial stiffness and maximum soil-pipe interaction force have been calculated and compared to the criteria recommended by ASCE and ALA standards. The results showed that the value of yield force capacity and stiffnesses for the soil lateral equivalent springs, provided by ASCE and ALA codes, are determined to be in a great value of error. For polyethylene pipe at the condition of strike-slip faulting, these values were too smaller than the values put forth by ASCE and ALA .
    Keywords: Polyethylene buried pipe, Strike-slip faulting, pipe-soil interaction, Full-scale test, finite element analysis
  • Hiwa Mollaee, Taleb Moradi Shaghaghi *, Hassan Afshin, Reza Saleh Ahari, Saeed Mirrezaei Pages 23-47
    Concrete is widely used as a building material all over the world, but it is not considered an environmentally friendly material due to environmental degradation and the use of large amounts of natural resources. Therefore, it is necessary to provide a solution to reduce the effects of recycled aggregate pollution. In the present study, the effect of the strength of recycled aggregates on the rheological and mechanical properties of self-compacting concrete is investigated experimentally and numerically. Hence, two types of recycled aggregates with known and unknown strength origins are utilized for the studied samples. The experimental design in this research is accomplished by the Box Behnken method, which is one of the response surface methods. Input variables in mixtures, including micro silica in the range of 5-15% as a percentage substitute for the weight of cement and recycled coarse and fine grains in the range of 0-50% for both series of recycled materials, are replaced by natural materials. The studied responses are slump flow, funnel V, compressive and tensile strengths. The results indicate that the increase in recycled aggregates reduces the rheological and mechanical properties of the mixtures, while micro silica effectively improves the mechanical properties. In addition, the sensitivity of most of the studied responses is related to recycled fine particles. It should be noted that recycled materials of known strengths are shown better results than recycled materials of unknown strengths. Some mathematical relationships are also provided using analysis of variance for all responses to predict the rheological and mechanical properties of mixtures.
    Keywords: Self-Compacting Concrete, Recycled materials of specified origin, Recycled materials of unknown origin, Silica fume, Response Surface Methodology
  • Mehdi Khoshvatan, Majid Pouraminian * Pages 48-68
    Reinforcement of structures with concrete moment frame system by submitting metal damper with optimal cross section has been done in the present study. To investigate the effect of damping on the behavior of the structure, the structural system with the proposed damper was compared with three types of bearing systems of different structures of concrete moment frame, concrete shear wall and bracing with different number of floors 8, 14 and 20. In this study, 4 groups of concrete structures were studied and compared in terms of lateral bearing system, including medium concrete moment frame with behavior coefficient (R = 5), medium concrete moment frame with shear wall with medium ductility, concrete moment frame with Medium ductility with EBF steel brace and Medium ductility concrete moment frame with EBF steel brace Equipped with yielding metal damper. The studied structures have building frames with dimensions of 25 x 25 meters, which are modeled on 8th, 14th and 20th floors. Each dimension of the structure in the plan has 5 openings with lengths of meters. In modeling structures with dampers, four types of dampers modeled with 4, 6, 8 and 10 flowing plates in the damper have been used. By comparing them, it has been determined that the damping with 10 flowing plates has better performance and the results of that structure in Comparison with other systems was used. In 8-story models, the maximum final displacement in the brace was 17% higher than in the damper. The 8-story structure with dampers not only withstood the highest shear but also had the best performance compared to other systems. The results show that in structures with a low number of floors, the use of the system with the proposed damper is more appropriate and in medium structures, the shear wall system has a better performance.
    Keywords: Slit Metal Damper, optimization, Seismic strengthening, concrete shear wall, RC Frames
  • Alireza Moazzami *, Reza Vahdat Pages 69-79
    Due to the complex behavior of materials containing gypsum, loading of structures containing these materials such as dams and bridges, etc. is very important. Therefore, it is important to pay attention to the deformability of these materials under different environmental conditions such as humidity and stress. The present study has investigated the effect of moisture and stress changes on the samples extracted from the Marash Dam site located in Mahneshan city of Zanjan province. For axial loading, a device similar to uniaxial device was designed and built and 9 samples were exposed to different loads in three modes of humidity percentage of 30, 50 and 80%. Loads were applied at different time intervals and sometimes up to 45 days for creep testing. The results showed that with increasing stress, the amount of creep strain increases and with the stresses approaching the uniaxial strength of the sample, the values of creep strain increase so that with increasing stress from 1.3 to 3.5 MPa, the values of creep strains sometimes Increases up to 2.5 times. According to the results, most creep strains occur in the early days. Also, with increasing humidity, the strain of the sample increases and the behavior of the sample changes so that in low humidity the strain is elastic and reversible and in higher humidity the strain is plastic. Increasing the relative humidity increases the deformation of these materials so that as they approach the saturation state, the sample showed a very large volume change. The results also showed that when the sample is placed in water for a longer period of time, water easily penetrates into the microcracks and joints of the sample and reduces the integrity of the sample and its loosening.
    Keywords: Gypsum materials, deformation, Stress, elastic, plastic strain, joints, cracks, Creep
  • Emad Azimi, Pasha Javadi *, Masoud Nekooei Pages 80-99
    From long time ago, various solutions have been proposed to reduce earthquake damages, including increasing ductility and reducing structural mass. New methods are based on separating the structure from the foundation, to reduce the shear force of the base of the structure. In other words, seismic isolation is a new method for designing buildings against earthquakes, which is based on reducing the forces entering the structure due to earthquakes, instead of increasing the capacity of the structure to withstand lateral loads. This paper is a focused on the study of the effect of the placement of rubber separators with lead cores in the behavior of reinforced concrete structures under the influence of remote earthquakes. Therefore, for rubber separators with lead core in two samples of concrete structures of 3 and 5 floors, a double damping of 10 and 15% has been considered. Separating structures and fixed base structures were modeled in “Opensees” software. Afterwards, under the influence of distant earthquakes, a time history analysis was performed on them. Finally, the results of time history analysis for designs by force and direct displacement method are exposed, which include, maximum drift of floors, maximum shear of base and period of structures. Results obtained from the analysis of time history show that with the increase of the rotation time, the shear of the bases and the maximum drift in the buildings with isolators designed by direct displacement method are more than the buildings designed by force method. Buildings with separators designed by direct displacement method have sections with less capacity than buildings designed by force method.
    Keywords: _ Base Isolation, _ Lead Rubber Base Isolation, Design Based on Direct Displacement, Design Based on Force, _ Time History Analysis, Time History Analysis
  • Nozar Moradi, MohammadHadi Tavana *, MohammadReza Habibi, Moslem Amiri Pages 100-121

    In this study, different combinations of replacement of metakaolin, zeolite and fly ash in single, binary, and ternary mix designs were investigated in order to determine the optimal amount of suitable pozzolans. Fifty mix designs with constant water to cement ratio were made and the results of compressive strength, tensile strength, slump, specific gravity, water absorption, and volumetric electrical resistivity of concrete were recorded in order to evaluate the effect of type and amount of pozzolans and the effect of their compositions. The results showed that the highest amount of compressive strength was related to the ternary composition of pozzolans, and the amount of replacement was 3% (M3Z3F3). 3-, 7-, 28- and 90-days compressive strength increased by 14.8%, 24.1%, 41.1% and 54.1% compared to the reference sample, respectively. Compressive strength of samples containing single, binary and ternary mixes with a total of up to 45% will increase the compressive strength by different percentages and will have a further downward trend. The tensile strength of concrete in all samples containing binary and tertiary compounds of pozzolanic materials was higher than the reference sample with the highest increase related to M5Z5, M5F5, Z5F5 with 84.2%, and M3Z3F3 with 94.7%. The maximum reduction of water absorption is in the ternary mix designs M13Z13F13 and M15Z15F15 with a decrease of 75.8% compared to the reference sample. In all samples containing pozzolanic materials, the amount of electrical resistance has increased compared to the reference sample (from 1.3 to 9.1 times). The amount of electrical resistivity of concrete samples containing ternary composition was higher than binary and single. The maximum is related to M13Z13F13 and M15Z15F15 designs, which increased 9.1 times more than the reference sample. The presence of more than 40% pozzolanic values has almost no effect on the mechanical properties of concrete.

    Keywords: Metakaolin, Zeolite, Fly ash, Compressive strength, Electrical resistivity
  • Mostafa Zamanian *, Marzieh Hassanvandian, Ali Noorzad Pages 122-135

    Rammed earth walls are known as sustainable and eco-friendly construction methods, constructed by the local soil in the temporary framework. Generally, the unstabilized soil does not have suitable compression and tension strength for construction. Ordinary Portland cement and lime are frequently used materials for soil stabilization. Regarding the environmental drawbacks of cement as a frequently used, affordable, and available material, it is essential to use eco-friendly material for soil stabilization. In this study, the mechanical behavior of the soil activated by sodium hydroxide, as an eco-friendly material, has been investigated, and the results compared with cement stabilized soil. Unconfined compressive and Brazilian tests for determining the compressive and tensile strength of the rammed earth were performed on the stabilized specimens. The specimens were prepared at different conditions of curing condition, curing time, and binder content. Results indicated that the slag stabilized specimens resulted in more compressive and tensile strength than cement stabilized soil. The superb improvement performance was observed at hot-dry condition, where is a suitable improvement strategy for the arid climate of Iran as well as water scarcity. The soil stabilizing with slag resulted in outstanding improvement efficiency; however, it increased soil brittleness which is not suitable for seismic behavior and may cause a sudden failure in the soil.

    Keywords: Stabilized rammed earth, Iron furnace slag, Ordinary Portland Cement, Compressive strength, tensile strength
  • Mohammad Esmaeil Nia Omran *, Abbas Hoseini Karani Pages 136-151

    Seismic isolators are the common methods to improve the seismic performance of cable-stayed bridges. Roll-N-Cage (RNC) Isolator is one of the modern systems in recent years. In this paper, it is aimed to study the damage probility and reliability of cable-stayed bridges isolated with Roll-N-Cage (RNC) instruments. For this purpose, Bill Emerson Bridge is selected and based on the Monte Carlo method, damage probility assessment is performed under artificial seismic records and initial imperfection as cable loss. Artificial records have been produced with a proper distribution of random data based on the frequency content and duration of the earthquake and also according to the model of the spectral density function of the earthquake with the dominant Kanai-Tajimi frequency. Nonlinear time history dynamic analysis under the mentioned records are performed for 2000 random samples in accordance with the Monte Carlo method in the form of modeling in MATLAB and Opensees software. The results show that without initial imperfection, the bridge has proper vibration and isolator performance. The failure is observed only in the form of minor permanent deformations of the deck at the end of the vibration. The probability of failure of the cable-stayed bridge without initial imperfection is about 1%, which has a reliability index of 2.3263. By applying an initial imperfection in the middle cable of the middle span of the model, under some records, it experiences a complete collapse. In these conditions, the probability of failure is 2.81% and the reliability index of the bridge is 1.911.

    Keywords: Cable-Stayed Bridge, Roll-N-Cage (RNC) isolator, Damage Probability, Reliability assessment, Artificial Records
  • Shahnam Javadian, Babak Aminnejad *, Alireza Lork Pages 152-174

    The present paper aimed to develop a bridge management system using a combination of new fuzzy multi-criteria decision making methods. The developed system consists of a three-phase protocol. In the first phase, using past studies, personal intuitions and judgments and experts' experiences, a database containing critical factors affecting the critical condition of bridges was prepared, as well as identifying a number of urban overpass bridges in Tehran city with relatively similar characteristics and in need of maintenance. In the second and third phases, considering the uncertainties in the decision-making problem, by combining Delphi-SWARA-ARAS methods in a fuzzy environment, while screening and prioritizing more efficient and effective critical factors, the critical situation was assessed and the steps studied were selected. The results of Fuzzy SWARA method to determine the effective final factors showed that the factors of seam filling and discontinuity of the bridge related to the main structural index, average and duration of maximum annual rainfall at the bridge location of the main index of climate and hydrology, drainage, water discharge Surface and insulation of the bridge from the main index of safety, proximity and convenience of bridge access to adjacent arterial roads in terms of the main index of strategic (regional) importance, cost-benefit ratio for maintenance or reconstruction and replacement of the bridge from the main budget index and finally The volume of traffic passing over the bridge has gained higher ranks than the main index of traffic and pavement, respectively. Also, the results of Fuzzy ARAS method based on final critical factors (18 factors) showed that among the 24 bridges, Sheikh Fazlollah-SattarKhan, Hakim-Sheikh Baha'i, Hemmat-Africa, Lashkari-Aircraft industries bridges And Resalat-Haqqani with usefulness of 3.226, 3.171, 3.081, 3.080 and 3.077, respectively, are considered as the most preferred bridges in terms of the need for maintenance allocation.

    Keywords: bridge management system, Critical Status of Bridges, Repair, Maintenance, Fuzzy Decision Making Methods, Tehran Urban Overpass Bridges
  • Vahid Barzian, Sasan Motaghed *, Amin Mehrabi Moghaddam, Seyed Ali Asghari Pari, Lotfollah Emadali Pages 175-195
    There are several sources of uncertainty in the analysis and design of steel moment resisting frames, the random assumption of each of which can have a significant effect on the satisfiction of performance requirements of the structure. Among these factors, structural parameters can be mentioned, the most important of which are yield stress, modulus of elasticity, sections geometry and structural mass. Evaluating the impact of these factors depends on how the parameters are distributed and modeled. In this study, three common types of uniform, normal and log normal distributions for the parameters of mass structures, yield stress, modulus of elasticity and sections geometry that are random in nature are considered and using Monte Carlo method, the effect of uncertainty of these parameters is considered. The seismic performance of steel structures is investigated. Studies are performed on 4 structures of 3, 5, 10 and 15 floors of steel moment resisting frames with medium ductility, which are designed according to Iranian regulations. In order to model the structures and perform incremental dynamic analysis, Open Sees software was used .In order to evaluate the seismic performance of the structures, fragility curves were used. The results show that the type of distribution does not have a significant effect on the results of applying uncertainties. It is also observed that considering the mass uncertainty, increases the acceleration range in the Collapse Prevention (CP) and life safety (LS), which shows the significant effect of mass uncertainty compared to other parameters.
    Keywords: Uncertainties, Statistical distributions, performance limit states, Monte Carlo Simulations, structural fragility curves
  • Majid Alinezhad, Reza Saberi *, Sahand Zeinalzadeh Hamid Pages 196-211

    The containment structure of nuclear reactors is the most crucial barrier to releasing radioactive materials into the environment and protecting the reactor against external hazards such as earthquakes and floods. After the Fukushima nuclear accident, the safety of this structure in the earthquake has received much attention. Iran is also located in a region with high and very high seismic hazards and is essential. In this study, the seismic fragility curve of the containment structure of pressurized water reactors used in Bushehr has been determined by considering different failure modes. For this purpose, a computer model simulated in ABAQUS software and incremental dynamic analysis (IDA) have been used. The finite element model has been validated using a lumped mass model. Different failure modes are defined in terms of critical stresses in concrete, rebar, tendons, and steel plate attached to the containment body. Critical points of containment have been identified in terms of these failures. Concrete materials fail at a lower acceleration than other materials. At peak ground accelerations of less than 0.2 g, concrete remains elastic, and no cracks are formed; however, at peak ground accelerations of 2.2 g to 2.75 g, concrete cracks of more than 2 mm form, which allow the release of radioactive materials into the environment. The parameters of fragility, median acceleration capacity, and logarithmic standard deviation of median acceleration capacity were determined to be 2.251 and 0.155, respectively.

    Keywords: Containment, Seismic fragility curves, Incremental Dynamic Analysis, Pressurized water Reactors, Failure modes
  • Alanor Asadi, Bahram Navayi Neya *, Morteza Hosseinali Beygi Pages 212-230

    Engineered cementitious composites with polyvinyl alcohol fibers (ECC-PVA) are a group of cementitious composites, which not only provide high ductility and tensile strength but also control the crack width. The strain-hardening behavior under tensile and flexural loads and the formation of multiple shallow cracks instead of deep and concentrated cracks are among the main advantages of these composites, leading to their widespread application. In this paper, eight ECC concrete beam specimens, including four specimens containing 2% and the other four containing 1.5% PVA fibers, were tested and their load-displacement and load-crack mouse opening displacement curves were obtained. To determine the crack mouth opening displacement, four LVDTs were mounted around initial crack formed in the beam. As the displacement applied using the standard testing machine with a 500kN capacity increased, which were recorded using the LVDTs. Afterward, by averaging the recorded opening displacement recorded using LVDTs, the final crack mouth opening displacement was obtained. The results indicated that the ECC specimens with 2% PVA fibers had lower load-carrying capacity, and greater displacement, crack mouth opening displacement, and ductility values compared with the ECC specimens with 1.5% PVA fibers. Moreover, increasing the PVA fiber percentage elevated the flexural capacity of the beams by 10%.

    Keywords: Engineered cementitious composites, Polyvinyl alcohol (PVA) fibers, Cracking, Concrete Beams, Flexural capacity