فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال دهم شماره 3 (پیاپی 68، خرداد 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مرتضی مهروند، حسین پرستش*، محمدحسین مبینی صفحات 5-21

    یکی از پارامترهای تاثیرگذار در مقاومت نهایی و دوام بتن های خودتراکم، عمل آوری پس از ساخت می باشد. عمل آوری با استفاده از آب-رسانی و پوشش های حافظ رطوبت به صورت خارجی و سطحی، با در نظر داشتن محدودیت این روش ها، به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرند. عمل آوری داخلی به عنوان یکی از مباحث اساسی، در اجرای سازه های بتن آرمه و بتن حجیم، با محدودیت های بسیار کمتر به خصوص در بتن های ویژه و با مقاومت های بالا مطرح می باشد. بررسی تاثیر عمل آوری داخلی بتن خودتراکم با استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب، بر روی مشخصات مکانیکی و دوام بتن، هدف این تحقیق می باشد. پلیمرهای سوپرجاذب مقداری از آب را به خود جذب کرده و طی فرآیند هیدراسیون به تدریج آن را آزاد می نمایند. با استفاده از این روش، فرآیند عمل آوری، نه تنها در سطح بلکه در عمق المانهای بتنی نیز به نحو موثرتری انجام می شود. دو نوع پودر پلیمر سوپرجاذب برپایه سدیم و پتاسیم با دو مقدار مختلف در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. نمونه های بتن در سنین 7 و 28 روز تحت آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت الکتریکی، نفوذپذیری آب، چرخه ذوب-یخبندان و آزمایش های بررسی ریزساختار از جمله SEM،XRD وXRF قرار گرفتند. مقاومت فشاری نمونه ها با عمل آوری داخلی نسبت به نمونه های شاهد به میزان 11.4% افزایش داشته است. از منظر پارامترهای دوام نیز نمونه-ها با عمل آوری داخلی، کاهشی بیش از 100% در میزان نفوذپذیری آب و 16.7% بهبود در مقاومت الکتریکی نشان می دهند. با بررسی نتایج آزمایش های ریزساختار، بهبود تکامل فرآیند هیدراسیون به میزان حداقل 2.4% و حداکثر 8.3% در اثر عمل آوری داخلی مشاهده گردید.

    کلیدواژگان: عمل آوری داخلی، بتن خودتراکم، پلیمرهای سوپرجاذب، ریزساختار، SEM، XRD، XRF
  • عرفان انجم شعاع، رامین طباطبایی میرحسینی* صفحات 22-45
    با شکل گیری انقلاب صنعتی، تحولات بزرگی در نحوه ی برخورد با طبیعت به وقوع پیوست، افزایش جمعیت، پیشرفت صنعت، بهبود تکنولوژی ساخت وساز، استفاده ی گسترده از سوخت های فسیلی، گسترش روزافزون وابستگی به اتومبیل و... سبب برهم خوردن تعادل میان انسان و طبیعت گردید. پدیده ی تغییر اقلیم یکی از اصلی ترین بحران هایی است که بشر امروز را تهدید نموده است. با بروز بحران های زیست محیطی، نظیر بحران انرژی، افزایش آلودگی و تغییرات اقلیمی که ناشی از افزایش جمعیت و مصرف بالای انرژی بودند، کیفیت زندگی به ویژه در محیط های شهری تنزل یافت. به همین منظور متخصصین شهری نیز مانند سایرین، به دنبال ارایه راه حل هایی، برای مقابله با این معضلات بوده اند. در ابن مطالعه، ابتدا با انجام مطالعات کتابخانه ای و با بررسی تحقیقات پیشین فهرستی از عوامل موثر تهیه شد سپس از طریق پرسشنامه مبتنی بر طیف لیکرت نظر خبرگان حوزه برنامه ریزی و توسعه شهری در شهر کرمان جمع آوری گردید و در نرم افزار SPSS تجزیه وتحلیل شد. سپس ماتریس تصمیم گیری بر اساس شاخص ها و معیارهای موردنظر تشکیل و با استفاده از پرسشنامه مربوط به روش ویکورفازی (Fuzzy Vikor) و بر اساس معیارهای «میزان تاثیر»، «میزان اهمیت» و «وجود ابزار لازم» رتبه بندی شدند. بر اساس یافته های تحقیق در میان کلیه عوامل تاثیرگذار شناسایی شده، ده مورد از مهم ترین عوامل موثر شامل: «ایجاد دسترسی آسان به حمل ونقل عمومی»، «جانمایی امکانات و خدمات محلی در نزدیک ترین فاصله»، «امکان دسترسی آسان به محیط طبیعی بدون آسیب رساندن به آن»، «طراحی و جانمایی فضاهای سبز به دو منظور ایجاد فضای تفریح و پالایش هوا»، «برقراری سیستم های پیشرفته بازیافت زباله (زباله به عنوان منبع تولید انرژی)»، «استفاده از آموزه های ملی و دینی به منظور کاهش مصرف انرژی»، «ایجاد وابستگی حداقلی به منابع انرژی فسیلی و تجدید ناپذیر»، «سرمایه گذاری برای زیرساخت های سبک تر، سبزتر، ارزان تر و هوشمندتر»، «استفاده از فناوری های جدید به منظور بهره گیری از انرژی های پاک»، «توجه ویژه به تفکیک زباله، شبکه جمع آوری فاضلاب، تبدیل زباله به زیست گاز»،شناسایی شدند.
    کلیدواژگان: زیرساخت های شهری، شهر بدون کربن، شهر پایدار، شهر سبز، روش ویکورفازی
  • رقیه آدمی، رسول دانشفراز*، سینا صادق فام، حمیدرضا عباس زاده، مهدی جهانگیری صفحات 46-65

    حل مسیله به روش مش لس بر مبنای انتخاب یک سری نقاط از داخل ناحیه محاسباتی و مرزها بدون مش بندی صورت می گیرد. در پژوهش حاضر پدیده تراوش از زیر سد در شرایط جریان ماندگار و غیرماندگار با ترکیب روش مش لس و تفاضل محدود انجام یافته است. حل مسیله و عملیات کالیبره کردن با کدنویسی در برنامه متلب صورت پذیرفت. روش مش لس برای جملات مکانی و روش تفاضل محدود برای گسسته سازی جملات زمانی استفاده شد. نتایج نشان داد که ضریب شکل حاصل برای نقاط کم، 0/85 و نقاط زیاد 0/52 است که بیانگر نزدیکی تقریب های اولیه به جواب اصلی می باشد. با توجه به اینکه ضریب شکل به هندسه و معادله حاکم بستگی دارد بنابراین ضریب شکل یکسانی برای جریان ماندگار و غیرماندگار برابر با 0/52 به دست آمد. در جریان غیرماندگار با ثابت ماندن عمق آب پشت سد، هد آبی در زیر سد به مقدار ثابتی می رسد. نتایج نشان داد که در حل عددی مسایل، کم بودن میزان خطا ملاک نبوده و از میان توابع پایه مختلف، برای رسم خطوط هم پتانسیل فقط تابع MQ کارایی بهتری از نظر هیدرولیکی دارد به طوری که برای تعداد نقاط 133، ضریب شکل و شاخص آماری خطای جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب 0/52 و 0/0108 است.

    کلیدواژگان: تابع پایه شعاعی، المان محدود، نشت از بدنه سد، جریان ماندگار، جریان غیرماندگار
  • مریم حافظی، آرمین عظیمی نژاد، محمدرضا منصوری*، محمود حسینی، عبدالرضا سروقد مقدم صفحات 66-86

    سیستم قاب فولادی مهاربندی شده مرکزگرا با حرکت گهواره ای کنترل شده در مقایسه با سیستم های مرسوم قادر به کاهش خرابی در برابر زلزله می باشد. همچنین رفتار مرکزگرایی شان باعث کاهش تغییر شکل ماندگار در سازه و سهولت تعمیر سازه پس از زلزله می باشد. این مزایا باعث می شود این سیستم جایگزین مناسب سیستم های مقاوم لرزه ای متداول ازجمله قاب خمشی و دیوار برشی گردد. سازه های نامتقارن در برابر زلزله آسیب پذیرتر می باشند، لذا لازم است ملاحظات ویژه ای برای این نوع سیستم ها در نظر گرفته شود. توزیع مناسب سختی و مقاومت در پلان سازه های نامتقارن جرمی با سیستم مرکزگرا می تواند باعث بهبود پاسخ سیستم های نامتقارن باشد.در این مقاله ساختمان کوتاه مرتبه نامتقارن جرمی یک جهته با استفاده از نرم افزار اپنسیس مدل سازی و تحت زمین لرزه های دوجهته تحلیل گردیده است. موقعیت نسبی مراکز مقاومت و جرم از پارامتر های تاثیر گذار بر پاسخ لرزه ای ساختمان می باشد. نتایج نشان می دهند توزیع مناسب مقاومت سیستم قاب فولادی مرکزگرا با حرکت گهواره ای و موقعیت مناسب مراکز جرم و مقاومت می تواند باعث کاهش پاسخ پیچشی ساختمان نامتقارن گردد. درنهایت با آرایش مناسب مراکز پاسخ بیشینه جابجایی نسبی ساختمان نامتقارن حدود 14٪ کاهش می یابد و یا به بیانی دیگر پاسخ بیشینه جابجایی نسبی ساختمان نامتقارن با سیستمSC-CR SBF به ساختمان متقارن مشابه به حد مطلوبی نزدیک می شود.

    کلیدواژگان: نامتقارن در پلان، خروج از مرکزیت مقاومتی، خروج از مرکزیت جرمی، قاب فولادی مهربندی شده مرکز گرا با حرکت گهواره ای کنترل شده، پاسخ لرزه ای
  • علی اکبر شیرزادی جاوید*، سحر فعله گری صفحات 87-105

    با گسترش نقش قابل ملاحظه صنعت معماری، مهندسی و ساخت در مصرف جهانی انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای، توسعه ی مبانی طراحی پایدار و کاهش اثرات زیست محیطی از اهمیت روز افزون برخوردار شده است. در این راستا استفاده از مدلسازی اطلاعات ساختمان و به کار گیری آن در ارزیابی چرخه عمر در مراحل اولیه طراحی روش قابل اطمینانی برای ارزیابی مبانی توسعه پایدار در ساختمان ها است. در نتیجه تعدد عواملی که در ارزیابی پایداری یک ساختمان اثرگذارند، هنگام بهینه سازی اثرات ناشی از ساخت و بهره برداری از یک ساختمان نقش متغیرهای اقلیمی و منطقه ای گاها مورد توجه قرار نمی گیرد. این پژوهش، متغیرهای اقلیمی- منطقه ای و تاثیر آن ها را در ارزیابی چرخه ی عمر ساختمان و مصرف سالانه انرژی آن مورد بررسی قرار می دهد. بدین ترتیب سه مدل یکسان در سه موقعیت با اقلیم متفاوت در آمریکای شمالی (بوستون، آریزونا و کبک) توسعه داده شده و ارزیابی چرخه عمر برای این سه مدل در دو سناریوی مختلف بررسی شده است. نتایج نشان داد با استفاده از مصالح مناسب که با ویژگی های آب و هوایی منطقه سازگاری دارد، بیش از %28 در مصرف انرژی سالانه ساختمان در مرحله ی بهره برداری صرفه جویی شود. گرچه لایه عایق حرارتی به کاهش مصرف انرژی کمک می کند، اما موجب افزایش %3 در مقدار گازهای گلخانه ای انتشار یافته در طول چرخه عمر مدل می شود. این مقدار با توجه به این که حجم عایق حرارتی به کار گرفته شده در مجموع کمتر از %2 از حجم کل مدل است، مقدار قابل تاملی است.

    کلیدواژگان: ارزیابی چرخه عمر، مدلسازی اطلاعات ساختمان، متغیرهای اقلیمی-منطقه ای، تغییر اقلیم، توسعه ی پایدار
  • محمد طبیعی، هاتف عبدوس، علیرضا خالو* صفحات 106-126
    در این مطالعه، اثرات ناشی از پدیده تاخیر برشی در عملکرد دیوارهای برشی بتنی L-شکل تحت بارگذاری چرخه ای ارزیابی میشود. ابتدا با استفاده از برنامه FlashLab، 42 دیوار برشی با مقطع کوتاه، متوسط و لاغر با مقطع L-شکل و با بالهای نابرابر ساخته شد و سپس تحلیل عددی آن در چارچوب نرم افزار اجزای محدود آباکوس صورت گرفت.بر اساس نتایج مدلسازی عددی و با در نظر گرفتن اثرات ناشی از تاخیر برشی، توزیع کرنش و تغییرشکل محوری، به عنوان پارامترهای رفتاری دیوارهای برشی بتنی با مقطع L- شکل،ترسیم شدند و سپس با اتکا به روش های رگرسیون تکاملی (EPR) و الگوریتم ژنتیک، روابطی کاربردی جهت تخمین کرنش و تغییرشکل محوری این دیوارها ارایه شد. سنجش دقت روابط پیشنهادی بر اساس ضریب تعیین مشخص و به طور میانگین برای کرنش و تغییرشکل محوری به ترتیب مقادیر 80 و 72 درصد حاصل شد که نشانگر عملکرد مطلوب روابط ارایه شده در تخمین پارامترهای پاسخ است.همچنین، مقادیر حاصل از روابط پیشنهادی با روابط مطرح شده در مطالعات پیشین برای دیوارهای غیرمستطیلی مقایسه و سپس توصیه هایی جهت برآورد توزیع کرنش و تغییرشکل محوری در دیوارهای برشی بتنی L-شکل ارایه شده است.همچنین، به منظور ارزیابی دقت روابط پیشنهادی، از شاخص میانگین خطای نسبی (MARE) استفاده شده است. به این ترتیب، با محاسبه نسبت MARE روابط پیشنهاد شده در این مطالعه به MARE توزیعهای کرنش و تغییرشکل مطالعات پیشین، مشاهده شد که در ارزیابی مقدار کرنش محوری، توزیع یکنواخت به همراه توزیع ارایه شده در این مطالعه بهترین دقت را داشته و به طور میانگین خطای آن ها از 65 درصد خطای سایر روابط کمتر است.همچنین، در پیش بینی مقدار تغییرشکل محوری ملاحظه شد که توزیع پیشنهادی این پژوهش به طور میانگین با خطایی کمتر از 54 درصد سایر روابط، بهترین دقت و عملکرد را در محاسبه این پارامتر پاسخ از دیوارهای بتنی با مقطع L-شکل دارد.
    کلیدواژگان: دیوار برشی بتنی L-شکل، تاخیر برشی، بارگذاری چرخه ای، کرنش و تغییرشکل محوری، روش EPR، الگوریتم ژنتیک
  • شهره سهایی، مهرزاد تحملی رودسری*، پرهام معمارزاده صفحات 127-149
    برای تقویت چشمه اتصال در اتصالات صلب سازه های فولادی، از ورق های پیوستگی و ورق مضاعف استفاده می شود. امکان نصب این ورق ها در اتصال صلب تیر I شکل به ستون دایره ای وجود ندارد، مگر اینکه ستون در هر طبقه قطع گردد. برای رفع این مشکل بسیاری از محققین از سخت کننده های خارجی استفاده نموده اند. در سال 2019 دتایل جدیدی با استفاده از ناودانی سخت شده برای این اتصال ارایه شد. شش نمونه آزمایشگاهی مقیاس کامل ساخته و تحت اثر بارگذاری چرخه ای تست شد. در آن تحقیق گرچه کارآیی اتصال جدید با انجام تست های آزمایشگاهی اثبات شد ولی برای طراحی این اتصالات بحثی نشد. در این مقاله برای ارایه ضوابط طراحی، مدل عددی در محیط نرم افزار المان محدود آباکوس ساخته و براساس نتایج آزمایشگاهی، راستی سنجی گردید. نتایج بیش از 60 تحلیل المان محدود غیرخطی نشان داد که دتایل ارایه شده می تواند کلیه ضوابط آیین نامه ای را برای اتصال صلب تیر به ستون، در قاب خمشی ویژه برآورده نماید. ضمنا بر اساس ضخامت ناودانی و سخت کننده ها، دتایل پیشنهادی می تواند در گروه اتصالات صلب یا نیمه صلب قرار گیرد. نهایتا ضوابطی برای طراحی این اتصالات ارایه شد و دتایل مورد نظر میتواند برای اتصال تیر I شکل به ستون دایره ای بکار گرفته شود.
    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی ویژه، اتصال صلب، ستون دایره ای، سخت کننده خارجی، تحلیل المان محدود غیرخطی
  • علی اکبر فرخی، سپیده رحیمی*، مرتضی حسینعلی بیگی، محمد حسین زاده صفحات 150-171

    دیوارهای برشی فولادی از مهم ترین و پرکاربردترین سیستم های باربر جانبی محسوب می شوند. اما ضعف عمده دیوارهای برشی فولادی در کمانش زودهنگام در نسبت های دریفت پایین است که این امر روی ظرفیت جذب انرژی و عملکرد کلی سیستم تاثیر می-گذارد. برای رفع این معضل، دو نوع از دیوارهای برشی فولادی تحت اثر بارگذاری چرخه ای با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفتند. در نوع اول، حلقه های متعدد استفاده شده است و در نوع دوم، سیستم جدیدی از دیوارهای برشی فولادی دارای حلقه های دایروی متحدالمرکز معرفی شده است. پارامترهای متعددی از قبیل تنش تسلیم مصالح ورق فولادی دیوار برشی، ضخامت ورق فولادی و عرض حلقه ها در تحلیل های استاتیکی غیرخطی در نظر گرفته شدند. در ابتدا مدل عددی سه بعدی با استفاده از سه دسته دیوار برشی فولادی آزمایشگاهی اعتبارسنجی شد و میزان اختلاف نتایج بین مدل های عددی و آزمایشگاهی کمتر از 5 درصد در تمام موارد مشاهده شد. نتایج مدل های عددی نشان دادند که دیوار برشی فولادی کامل در نسبت دریفت 2/0 درصد دچار کمانش برشی می شود و رفتار هیسترزیس آن دارای باریک شدگی می باشد. اما در دو دسته دیوار برشی فولادی پیشنهادی، رفتار هیسترزیس کامل و پایدار است و در اکثر موارد تا نسبت دریفت 6 درصد افت ظرفیت مشاهده نشده است. همچنین در بیشتر مدل های عددی، سختی مماسی در هر سیکل تقریبا ثابت باقی می ماند. در پایان، برای نمونه دیوار برشی فولادی پیشنهادی، رابطه ای برای تعیین ظرفیت برشی دیوار فولادی نسبت به ضریب لاغری دیوار ارایه شد.

    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، حلقه های متحدالمرکز، ظرفیت برشی، جذب انرژی، کمانش برشی، نسبت لاغری
  • سید علی اکرامی کاخکی، علی خیرالدین*، علیرضا مرتضایی صفحات 172-203
    در این پژوهش، خرابی پیشرونده قاب های بتن آرمه به دنبال حذف ستون میانی بر مبنای شاخص های حساسیت و تنومندی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، مدل عددی قاب بتن آرمه با مدل لی و همکاران در نرم افزار SeismoStruct شبیه سازی و صحت سنجی شد. پس از توسعه مدل عددی، سطوح عملکرد و تعداد مفاصل پلاستیک در قاب ها به دست آمد. قاب ها در معرض حذف ستون در طبقه اول قرار گرفتند و آسیب پذیری آنها در خرابی پیشرونده تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی افزاینده قایم بررسی شد. در تحقیق حاضر، بررسی پارامتری شامل تغییر در تعداد طبقات، طول دهانه، ارتفاع طبقه، مقاومت فشاری بتن، مقاومت تسلیم میلگرد، ضریب پواسون و نسبت میرایی سازه در خرابی پیشرونده قاب ها بر مبنای شاخص های حساسیت و تنومندی انجام شد. نتایج نشان داد که افزایش تعداد طبقات از 5 به 20 طبقه، کاهش طول دهانه از 5/5 تا m 3، کاهش ارتفاع طبقه از 4/45 تا m 3/20، افزایش مقاومت فشاری بتن از 21/3 تا MPa 51/3، افزایش مقاومت تسلیم میلگرد از 234 تا MPa 350، افزایش ضریب پواسون از 0/12% تا 0/25% و افزایش نسبت میرایی سازه از 5% به 15% به ترتیب شاخص های حساسیت و تنومندی را کاهش و افزایش می دهد. در نتیجه، وضعیت قاب ها در برابر خرابی پیشرونده بهبود می یابد. در نهایت تاثیر حذف همزمان چند ستون در خرابی پیشرونده قاب ها نشان داد که حالت 5 حذف ستون ها، دارای کمترین شاخص حساسیت و بیشترین شاخص تنومندی می باشد، در نتیجه شرایط بهتری در خرابی پیشرونده دارد.
    کلیدواژگان: خرابی پیشرونده، حذف ستون، شاخص حساسیت، شاخص تنومندی، قاب بتن آرمه
  • علیرضا نگهدار*، نادر فتح العلومی صفحات 204-218
    ستون های سنگی به عنوان یک روش بهسازی خاک، نشست خاک در اثر بارهای وارده را تا میزان قابل توجهی کاهش داده و ظرفیت باربری خاک را افزایش می دهد. افزودن غلاف ژیوتکستایل نیز تاثیر به سزایی در این رابطه دارد. در این مطالعه با مدلسازی عددی ستون های سنگی به کمک نرم افزار Plaxis 3 D Foundation ، میزان نشست خاک ماسه ای سست بررسی شده و با استفاده از مدلسازی آزمایشگاهی، نتایج حاصله صحت سنجی شدند. به این منظور ستون سنگی منفرد در دو حالت بارش ماسه و متراکم مدلسازی شده و در ادامه جانمایی گروهی در داخل خاک مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر افزودن غلاف ژیوتکستایل در داخل ستون سنگی، به عنوان هسته ی مرکزی نیز بررسی شده است. به این منظور در مدل آزمایشگاهی، یک هسته ی مرکزی به قطر 6 سانتیمتر محصورشده با غلاف ژیوتکستایل، داخل ستون سنگی به قطر 10 سانتیمتر در دو حالت بارش ماسه و متراکم ایجاد شد. نتایج به دست آمده از مدلسازی آزمایشگاهی و عددی هم خوانی مناسبی نشان دادند. همچنین مشخص شد، افزایش تعداد و تراکم ستون ها می تواند ظرفیت باربری را افزایش دهد. افزودن هسته ی مرکزی نیز تاثیر زیادی بر افزایش ظرفیت باربری داشت. این امر به علت افزایش تنش همه جانبه وارده در قسمت های داخلی ستون سنگی است. نتایج نشان داد ستون سنگی به قطر 10 سانتیمتر ظرفیت باربری را نسبت به خاک غیرمسلح 36 درصد افزایش داد، در حالی که در ستون سنگی هسته دار با بارش ماسه و متراکم این مقدار به ترتیب 43 و 54 درصد می باشد. با ارزیابی تغییرشکل های ظاهری در ستون های سنگی پس از بارگذاری مشخص شد، افزایش تراکم و افزودن غلاف ژیوتکستایل به هسته ی مرکزی، بر روی تغییرشکل های ایجاد شده و جلوگیری از گسیختگی های موضعی ستون سنگی تاثیر قابل ملاحظه ای داشته و روند تغییرشکلها مطلوب تر می گردد.
    کلیدواژگان: ستون سنگی، مدلسازی آزمایشگاهی و عددی، غلاف ژئوتکستایل، ستون سنگی هسته دار، تغییرشکل
  • ابراهیم اسدی، رضا قلی اجلالی*، سید آرش موسوی قاسمی، سیامک طلعت اهری صفحات 219-241
    یکی از پارامترهای موثر در روش های طراحی مبتنی بر عملکرد تعیین تقاضای جابجایی جانبی می باشد. به دلیل وجود منابع بسیاری از عدم قطعیت ها در مدل های تحلیلی و ساده سازی های انجام شده برای مدل سازی و تحلیل، در بسیاری از موارد محاسبه دقیق پاسخ های تغییرشکل سازه امکان پذیر نبوده یا با پیچیدگی های بسیاری همراه است. استفاده از روش های پیش بینی مبتنی بر آموزش می توانند جایگزین مناسبی برای تحلیل های دقیق تر در ارزیابی رفتار لرزه ای یک سازه ساختمانی باشند. در این مقاله یک رویکرد آموزش کارآمد برای پیش بینی پاسخ سازه های ساختمانی با رفتار غیرخطی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای انجام فرآیند آموزش از یک طرح تطبیقی سیستم استنتاجی فازی با مدل TSK ترکیب شده با الگوریتم بهینه سازی چندجهانی (MVO) جهت مدل سازی رفتار لرزه ای سازه ها مبتنی بر داده ها استفاده شده است. مدل آموزشی پیشنهادی، با طرح تطبیقی گام های زمانی پیشین و بهینه یابی پارامترهای مدل TSK با استفاده از الگوریتم بهینه سازی پیاده سازی شده است. برای پیاده سازی طرح تطبیقی، از سه حالت آموزش براساس پاسخ های 2، 5 و 10 گام زمانی پیشین استفاده شد. برای آموزش این سیستم از داده های جمع آوری شده از نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی تحت 100 شتاب نگاشت با ویژگی های مختلف استفاده شده است. همچنین برای آزمایش سیستم استنتاجی تعداد 10 شتاب نگاشت مورد استفاده قرار گرفتند. عملکرد طرح پیشنهادی بر روی یک مدل سازه ای قاب برشی با رفتار غیرخطی هیسترزیس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که سیستم استنتاجی مدل TSK با ترکیب روش بهینه سازی یک روش محاسباتی کارآمد برای پیش بینی پاسخ سازه های غیرخطی می باشد. به ازای داده های بدست آمده از 10 زمین لرزه ی گروه آزمایش، استفاده از سه حالت آموزش با 2، 5 و 10 گام زمانی پیشین بترتیب با میانگین خطای مجذور مربعات (MSE) 2.817e-03 و 1.228e-03 و 2.953e-04 قادر به پیش بینی تاریخچه زمانی پاسخ دریفت سازه ساختمانی می باشد. با افزایش تعداد گام های زمانی از 2 به 10 خطای پیش بینی 52/89 درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: سیستم استنتاجی، مدل TSK، الگوریتم بهینه سازی چندجهانی، پیش بینی پاسخ لرزه ای، رفتار غیرخطی
  • امین هاشمی نسب، محمدرضا توکلی زاده* صفحات 242-261
    تحلیل اجزای سازه ای تحت بارگذاری خستگی به علت پیچیدگی رفتار تحت این نوع از بارگذاری یکی از چالش برانگیزترین مسایل در حوزه مهندسی عمران و سازه است. برای یافتن عمر خستگی یک عضو سازه ای باید از آزمایش های زمان بر و هزینه بر استفاده شود و این در حالی است که داده های بدست آمده دارای پراکندگی زیادی هستند و برای شرایط متفاوت قابل استفاده نیستند. بنابراین ارایه ی یک مدل برای شبیه سازی شرایط خستگی ضمن کاهش هزینه های انجام آزمایش و صرفه جویی در زمان، می تواند یک راه حل جامع و نظام مند را برای شرایط گوناگون ارایه کند. بر این اساس، در پزوهش پیش رو، با بهره گیری از یافته های یک پژوهش آزمایشگاهی موجود، رفتار تیرهای فولادی تقویت نشده و تقویت شده تحت بارگذاری خستگی، با شبیه سازی در یک مدل عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، یازده تیر فولادی با بال کششی بریده شده (نیمرخ W5×10 از جنس فولاد A36) تقویت نشده و تقویت شده با نوارهای CFRP، در نرم افزار اجزای محدود مدل سازی شدند و در بازه های تنش 207 تا 379 مگاپاسکال با فرکانس 5 تا 10 هرتز تحت بارگذاری خستگی قرار گرفتند. نتیجه ها حاصل از مدل سازی عددی با نتیجه ها پژوهش آزمایشگاهی پیشین مقایسه و رابطه هایی جهت تخمین عمر خستگی نمونه های تقویت نشده و تقویت شده ارایه شد. روند افت سختی نسبی نمونه ها در مدل عددی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها حاصل از درست آزمایی نشان داد که مدل عددی و رابطه های استخراج شده از دقت مناسبی برخوردار هستند.
    کلیدواژگان: مقاوم سازی، خستگی، تیر فولادی، CFRP، مدل سازی عددی
|
  • Morteza Mehrvand, Hossein Parastesh *, Mohamadhossein Mobini Pages 5-21

    One Of the effective parameters in the final strength and durability of self-compacting concrete is post-fabrication curing. External Curing with water Supply and moisture retaining coating are commonly used despite the limitation of these methods. Internal curing is one of the main issues in the implementation of reinforced concrete and bulk concrete structures with much less restrictions, especially in high performance concrete. The aim of this study was to investigate the effect of internal curing of self-compacting concrete using superabsorbent polymers on mechanical properties and durability of concrete. These polymers absorb some water and gradually release it during the hydration process. Using this method, the curing process is performed more efficiently, not only on the surface but also in the depth of concrete elements. Two types of superabsorbent polymer powders based on sodium and potassium with two different amounts have been used in this research. Concrete samples at 7 and 28 days of age were subjected to compressive strength, electrical resistance, water permeability, thaw-freeze cycle and microstructure tests including SEM, XRD and XRF. Compressive strength of samples with internal curing increased by 11.4% compared to control samples. In terms of durability parameters, the samples with internal curing show a reduction of more than 100% in water permeability and 16.7% improvement in electrical resistance. The result of microstructural experiments showed an improvement in evolution of the hydration process by at least 2.4% and at most 8.3% due to internal curing.

    Keywords: Internal curing, Self-Compacting Concrete, Superabsorbent polymers, Microstructure, SEM, XRD, XRF
  • Erfan Anjomshoa, Ramin Tabatabaei Mirhosseini * Pages 22-45
    The formation of the Industrial Revolution led to great variations in dealing with nature, population increase, industry progress, construction technology improvement, widespread usage of fossil fuels, increase in dependence on cars, etc. It disturbed the balance between humans and nature. Climate change is one of the main crises that threaten human beings today. Due to the incidence of environmental crises, such as energy crisis, increased pollution, and climate change caused by population increase and high energy consumption, the quality of life, especially in urban environments, has been reduced. In this paper, a list of effective factors was prepared by conducting library studies and reviewing previous research, then a questionnaire based on the Likert scale was used to collect the opinions of experts in the field of urban planning and development in Kerman city. Then they were analyzed in SPSS software. Afterward, the decision matrix was formed based on the desired indicators and criteria and was ranked using a questionnaire related to the Fuzzy Vikor method based on the criteria of "impact rate", "importance" and "existence of necessary tools". Based on the research outcomes among all the identified influential factors, ten of the most important influential factors include: "providing easy access to public transportation", "locating local facilities and services at the closest distance", "accessibility", “Easy access to the natural environment without harming it "," Design and location of green spaces for both recreational and air purification "," Establishment of advanced waste recycling systems (waste as a source of energy production) "," Using national and religious teachings ", "reducing energy consumption", "minimal dependence on fossil and non-renewable energy sources", "Investing in lighter, greener, cheaper and smarter infrastructure", "Using new technologies to use clean energy", "Paying special attention to waste segregation", “Sewage collection network”, “converting waste to Biogas" were identified.
    Keywords: Urban infrastructure, Carbon Free City, sustainable city, Green city, Fuzzy Vikor Method
  • Roghayeh Adami, Rasoul Daneshfaraz *, Sina Sadeghfam, Hamidreza Abbaszadeh, Mehdi Djahanghiri Pages 46-65

    Solving the problem with the meshless method is based on selecting a series of points from inside the computational area and boundaries without meshing. In the present study, the phenomenon of seepage below the dam under steady and unsteady flow conditions has been investigated by combining the Meshless method and the Finite Difference Method. Problem solving and calibrating operations were done by coding in MATLAB software. The Meshless method was used for spatial sentences and the Finite Difference Method was used for the discretization of temporal sentences. The results showed that the shape factor (α) for low points is 0.85 and for high points is 0.52, which indicates the proximity of the initial approximations to the main answer. Considering that, the shape factor depends on the geometry and the governing equation, so the same shape factor was obtained for the steady and unsteady conditions equal to 0.52. In the unsteady condition, with the water level behind the dam remaining constant, the water head below the dam also reaches a constant value over time. Also, examination of the results showed that in numerical problem solving, a low error is not a criterion and among the various basic functions, only the MQ function has the better hydraulic performance to draw equipotential lines, so that for 133 points, the shape factor and root mean square error index are 0.52 and 0.0108, respectively.

    Keywords: Radial Base Function, Finite Element, Seepage from the dam body, Steady flow, Unsteady flow
  • Maryam Hafezi, Armin Aziminejad, MohammadReza Mansoori *, Mahmood Hosseini, Abdolreza Sarvghad Moghadam Pages 66-86

    Self-centering controlled rocking steel braced-frame (SC-CR SBF) is an innovative seismic resistant system that reduces structural earthquake damages compared with conventional structural systems. In addition, the self-centering behaviour could reduce or eliminate building residual deformation and simplify the required repair after an earthquake. These benefits make this system an ideal alternative for conventional lateral force resisting systems such as moment-resisting frames or shear walls. Along with this issue, asymmetric structures are more vulnerable to earthquake excitations and require special seismic design considerations. Therefore, in this study, it is tried to improve the seismic behaviour of asymmetric SC-CR-SBF systems with proper distribution of strength. In this regard, the behaviour of low-rise uni-directional mass asymmetric SC-CR-SBF buildings is studied under bi-directional horizontal ground motions using OpenSEES software. The results show that the appropriate distribution of the strength of SC-CR SBFs in the plan reduced adverse torsional effects and based on these distributions, the proper configuration of mass and strength centers is introduced. Finally based on the results with appropriate arrangement of the centers, the maximum drift of the asymmetric structure decreases as much as roughly 14%. In other words, the maximum drift of the asymmetric SC-CR-SBF buildings of this study are acceptably close to the symmetric case.

    Keywords: plan-asymmetric, strength center eccentricity, mass center eccentricity, self-centering controlled rocking steel braced-frame (SC-CR SBF), Seismic response
  • AliAkbar Shirzadi Javid *, Sahar Falegari Pages 87-105

    With the architecture, Engineering and Construction (AEC) industry representing a significant share of global energy consumption and greenhouse gas (GHG) emissions, developing sustainable design and reducing buildings environmental impacts has become a priority over the past decades. Adopting building information modelling (BIM) tools and implementing them into life cycle analysis (LCA) techniques at early stages of design has proven to be one of the most effective methods for a buildings sustainability evaluation. It’s quite often that some of these attributes are overlooked due to their insignificance or in order to facilitate the analysis. With our environment constantly going through changes it is reasonable that the construction industry should also aim to adapt to these changes and make use of them. However, the role of local climate features and its effects on a buildings energy output is often so neglected. This research aims to consider the role of climatic attributes and local weather characteristics of a building by using BIM-LCA integration techniques, and see how it affects that buildings energy performance. It is witnessed that by using the proper equipment and construction materials, that matches the respective climate, up to 28% of the buildings energy consumption during the operational phase, can be saved. Admitting changes to the model however, can cause up to 3% increase in the models GHG emissions. Moreover, this work develops a prototype to validate the results.

    Keywords: Life Cycle Assessment(LCA), BIM-based LCA, Regional variables, climate change, Building Information Modeling (BIM)
  • Mohammad Tabiee, Hatef Abdoos, Alireza Khaloo * Pages 106-126
    In this study, the shear-lag effects are evaluated on the performance of L-shaped reinforced concrete (RC) shear walls. At first, 42 L-shaped RC shear walls are simulated employing the FlashLab program, and then, the numerical analyses are performed due to the cyclic loading applied within the framework of ABAQUS software. Based on the results of the numerical studies and taking into account the shear-lag effects, axial strain as well as axial deformation distribution are obtained for L-shaped RC shear walls. Thereafter, on the strength of the evolutionary polynomial regression (EPR) and genetic algorithm, new expressions have been developed and introduced for L-shaped sections which allow quick estimation of the axial strain and deformation distributions. The reliability of the proposed expressions has then been examined based on the coefficient of determination, of which the average values for the axial strain and deformation are 80 and 72 percent, respectively. Also, the results of the proposed expression are compared with those of the previous studies for non-rectangular RC shear walls. Finally, on account of the Mean Absolute Relative Error (MARE) index attained for the proposed expressions to that of the previous studies available in the literature, the uniform distribution exhibits the best performance in the response prediction of L-shaped RC walls. Furthermore, calculation of the MARE values indicates that the established formulations can respectively predict the axial strain and deformation of L-shaped RC shear walls with average error of 65 and 54 percent of the MARE values of the available expressions addressed in the literature.
    Keywords: L-shaped RC shear wall, Shear-Lag, cyclic loading, Axial strain &, deformation, EPR Method, Genetic Algorithm
  • Shohreh Sohaei, Mehrzad Tahamouliroudsari *, Parham Memarzadeh Pages 127-149
    Continuity and doubler plates are used to strengthen the panel zone of rigid connections in steel structures. Unless columns are cut in every story of the building, it is not possible to connect these plates to rigid I-shaped beam-to-circular column connections. To overcome this problem, many researchers have employed external stiffeners. In 2019, a new detailing scheme was introduced for these connections using external stiffeners. Six full-scale experimental samples were built and tested under cyclic loading. Even though the efficiency of the new connection was established using laboratory tests, the study did not discuss the issues relating to the design process. In the present study, to formulate design criteria and relationships, numerical models have been constructed inside ABAQUS and verified using the experimental data. The results obtained from more than 60 finite element models have revealed that the proposed detailing scheme meets all of the code-specified criteria of rigid beam-column connections in special moment resisting frames. Further, based on the thickness of the channel profile and the stiffeners, the proposed detailing can be categorized as either rigid or semi-rigid. Finally, design criteria have been proposed and these connections can be considered as a suitable detailing for I-shape beam to tube column connections.
    Keywords: Special moment-resisting frame, rigid connection, Circular column, External stiffener, Nonlinear Finite Element Analysis
  • AliAkbar Farrokhi, Sepideh Rahimi *, Morteza Hosseinali Beygi, Mohamad Hoseinzadeh Pages 150-171

    Steel plate shear walls (SPSWs) are one of the most important and widely used lateral load-bearing systems. The reason for this is easier execution than reinforced concrete (RC) shear walls, faster construction time, and lower final weight of the structure. However, the main drawback of SPSWs is premature buckling in low drift ratios, which affects the energy absorption capacity and global performance of the system. To address this problem, two groups of SPSWs under cyclic loading were investigated using the finite element method (FEM). In the first group, several series of circular rings have been used and in the second group, a new type of SPSW with concentric circular rings (CCRs) has been introduced. Numerous parameters include in yield stress of steel plate wall materials, steel panel thickness, and ring width were considered in nonlinear static analysis. At first, a three-dimensional (3D) numerical model was validated using three sets of laboratory SPSWs and the difference in results between numerical models and experimental specimens was less than 5% in all cases. The results of numerical models revealed that the full SPSW undergoes shear buckling at a drift ratio of 0.2% and its hysteresis behavior has a pinching in the middle part of load-drift ratio curve. Whereas, in the two categories of proposed SPSWs, the hysteresis behavior is complete and stable, and in most cases no capacity degradation of up to 6% drift ratio has been observed. Also, in most numerical models, the tangential stiffness remains almost constant in each cycle. Finally, for the innovative SPSW, a relationship was suggested to determine the shear capacity of the proposed steel wall relative to the wall slenderness coefficient.

    Keywords: Steel plate shear wall Concentric circular rings, shear capacity, Energy absorption, Shear buckling, slenderness ratio
  • Seyed Ali Ekrami Kakhki, Ali Kheyroddin *, Alireza Mortezaei Pages 172-203
    In this research, the progressive collapse of the reinforced concrete frames following the middle column removal has been investigated based on the sensitivity and robustness indexes. At first, the numerical model of the reinforced concrete frame was simulated and verified with Li et al. model in SeismoStruct software. After developing the numerical model, the performance levels and the number of plastic hinges in the frames were obtained. The frames were subjected to the column removal in the first story and their vulnerability to progressive collapse was investigated under nonlinear static push down analysis. In the present research, parametric study including change in the number of stories, span length, story height, concrete compressive strength, rebar yield strength, poisson's ratio and damping ratio of the structure in the progressive collapse of the frames was performed based on the sensitivity and robustness indexes. The results showed that increasing the number of stories from 5 to 20 story, reducing the span length from 5.5 to 3 m, reducing the story height from 4.45 to 3.20 m, increasing the concrete compressive strength from 21.3 to 51.3 MPa, increasing the rebar yield strength from 234 to 350 MPa, increasing the Poisson's ratio from 0.12% to 0.25% and increasing the damping ratio from 5% to 15% decreases and increases the sensitivity and robustness indexes, respectively. Thus, the condition of the frames in progressive collapse improves. Finally, the effect of simultaneous removal of several columns in the progressive collapse of the frames showed that the case 5 of the column removal has the lowest sensitivity index and the highest robustness index, thus having better conditions in progressive collapse.
    Keywords: Progressive collapse, Column removal, Sensitivity index, Robustness Index, Reinforced concrete frame
  • Alireza Negahdar *, Nader Fathololoumi Pages 204-218
    The stone columns, as a method of soil improvement, significantly reduce soil settlement due to incoming loads and increase soil load-bearing capacity. Adding geotextile as a stone column encasement has a considerable impact on this relationship. In this study, the amount of loose sandy soil settlement was investigated by numerical modelling of stone columns with the Plaxis 3D Foundation software, and the results were validated by using laboratory modelling,. For this purpose, a single stone column was modelled in two modes of rainfall density and compacted states and continuously the group mode in the soil was investigated. Also, the effect of adding geotextile encasement to the inner part of stone column investigated as a central core. So, a 6 centimetre diameter of central core that surrounded with geotextile encasement has considered inside of a 10 centimetre diameter of stone column in both rainfall density and compacted state. The results of experimental and numerical modelling were well-matched with each other. Also, it was clear that the increasing of stone column number and compaction can enhance soil bearing capacity, considerably. The adding of central core has had considerable effect on soil bearing capacity, too. This is due to the increase of all-round stress in the interior of the stone columns. The results showed that the stone column with a diameter of 10 cm increased the bearing capacity compared to unreinforced soil by 36%, while in the stone column with central core in rainfall density and compacted states, this amount is 43% and 54%, respectively. Also by evaluation of appearance deformations in stone columns after loading showed that increasing the density and adding geotextile encasement to the central core has a considerable effect on the created deformations and prevention of local ruptures and the process of deformation becomes more favorable.
    Keywords: Stone Column, Experimental, Numerical Modeling, Geotextile Encasement, Nuclear Stone Column, deformation
  • Ebrahim Asadi, Reza Goli Ejlali *, Seyyed Arash Mousavi Ghasemi, Siamak Talatahari Pages 219-241
    One of the effective parameters in performance-based design methods is the determination of lateral displacement demand. Due to the existence of uncertainties in the parameters of analytical models such as mechanical properties of structures and model simplifications, accurate calculation of structural responses is associated with complexities. The use of training-based prediction methods can be a good alternative to accurate analysis in assessing the seismic behavior of a building structure. In this paper, an efficient training approach for modeling and predicting the response of building structures with nonlinear behavior is studied. To perform the training process, an adaptive scheme of fuzzy inference system with the TSK model combined with Multi-Verse optimization algorithm is used to model the seismic behavior of structures. The proposed training model is implemented by optimizing the parameters of the TSK model using the optimization algorithm based on comparing the previous time steps responses. To implement the adaptive design and increase the accuracy of the prediction, three training cases based on the responses of 2, 5, and 10 previous time steps were used. To train this system, the data collected from the results of nonlinear time history analysis under 100 seismic events with different characteristics have been used. Also, 10 events were used to test the inference system. The performance of the proposed design was evaluated on a shear frame structural model with nonlinear hysteresis behavior. The results show that the inference system of the TSK model by combining the optimization method is an efficient computational method for predicting the response of nonlinear structures. The average MSE for the test group ground motions, using three training modes with 2, 5, and 10 previous time steps, 2.817e-03, 1.228e-03, and 2.953e-04, respectively. By increasing the number of time steps from 2 to 10, the prediction error decreases by 89.52%.
    Keywords: Inference system, TSK model, Multi-verse optimization algorithm, Seismic response prediction, Nonlinear behavior
  • Amin Hasheminasab, Mohammadreza Tavakkolizadeh * Pages 242-261
    Analysis of structural components under fatigue loading due to the complexity of the loading is one of the most challenging problems in civil and structural engineering field. In order to find the fatigue life of a structural member, the costly and time-consuming experiments must be conducted while the collected data is very scattered and cannot be used for other conditions and problems. Therefore, finding effective numerical models to analyze a member subjected to fatigue load, could reducing time and expenses while could offer a systematic and general solution in variety of conditions. In this research, using the findings of a previous experimental study, the behavior of CFRP retrofitted and unretrofitted notched steel beams under fatigue loading has been studied by finite element by numerical modeling in a commercial finite element software. In this study, 11 notched CFRP retrofitted and unretrofitted steel beams (hot-rolled W5×10 made of A36 steel) were modeled and fatigue loaded until failure with stress range between 207 and 379 MPa under frequency of 5 to 10 Hz. The results of numerical modeling were compared with the results of previous experimental study and several equations were presented to estimate the fatigue life of unretrofitted and retrofitted specimens. The normalized stiffness losses of specimens were investigated as well. The verifications showed that numerical models and extracted equations have good agreement with the experimental results.
    Keywords: strengthening, fatigue, steel beam, CFRP, Numerical modeling