فهرست مطالب

نشریه مهندسی سازه و ساخت
سال دهم شماره 11 (پیاپی 76، بهمن 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/14
  • تعداد عناوین: 12
|
  • میثم محبوبی نیازمندی*، مرتضی قلیزاده صفحات 5-28
    هدف پژوهش حاضر ارزیابی آزمایشگاهی تاثیر الیاف فولادی صنعتی (کارخانه ای) بر خصوصیات مکانیکی بتن پودری واکنشی (RPC) و ارائه معادلات تجربی برای تخمین این خصوصیات است. تعدادی نمونه RPC تقویت شده حاوی درصدهای مختلف الیاف فولادی دارای قطرهای متفاوت ساخته شد. با انجام آزمایش های مقاومتی روی نمونه ها، خواص مکانیکی (مقاومت های فشاری، خمشی و کششی) RPC تعیین شد. نتایج آزمون های فشاری نشان داد که با افزایش سن عمل آوری از 7 تا 42 روز، مقاومت RPC حاوی الیاف فولادی گروه 2 (الیاف متوسط: قطر 6/0 میلیمتر) در مقایسه با بتن شاهد از 25 مگاپاسکال تا 5/154 مگاپاسکال افزایش می یابد. این به ادامه واکنش های بین خمیر سیمان و قفل وبست بیشتر سنگدانه های ماسه سلیس کوارتزی و پودر میکروسیلیس موجود در نمونه های RPC با الیاف فولادی نسبت داده می شود. بیشترین مقاومت فشاری RPC در مقایسه با بتن شاهد برای نمونه حاوی 2% الیاف فولادی گروه 1 (الیاف کوچک: قطر 4/0 میلیمتر) برابر 421 مگاپاسکال (رشد 11/29% نسبت به بتن شاهد) به دست آمد. با کاهش قطر الیاف، تعداد الیاف در نمونه و متعاقبا قفل وبست بین سنگدانه ها و الیاف افزایش یافته و توزیع جایگزینی سنگدانه ها بهبود می یابد. همچنین 2% الیاف فولادی گروه 2 (الیاف متوسط: قطر 6/0 میلیمتر) به عنوان مقدار بهینه الیاف جهت ساخت RPC با مقاومت فشاری بیشتر تعیین شد. براساس آزمون های مقاومت خمشی، 2% الیاف فولادی گروه 1 و گروه 2 و 3% الیاف فولادی گروه 3 (الیاف بزرگ: با قطر 8/0 میلیمتر) به عنوان مقادیر بهینه الیاف جهت دستیابی به حداکثر مقاومت خمشی RPC تعیین شد. براساس آزمون های کششی مشخص شد که به ترتیب با افزودن 1%، 2% و 3% الیاف فولادی گروه 1، گروه 2 و گروه 3، رشد مقاومت کششی RPC کاملا صعودی است. دلیل مشاهده چنین رفتاری به اثر پل زدن الیاف فولادی در ماتریس بتن نسبت داده شد. معادلات تجربی حاصل از تحلیل رگرسیون، دقت بالایی برای تخمین خصوصیات مقاومتی دارد.
    کلیدواژگان: مطالعه آزمایشگاهی، بتن پودری واکنشی (RPC)، الیاف فولادی صنعتی، خواص مکانیکی، معادلات تجربی
  • محسن رحیم زاده اسکوئی، احمد ملکی*، کیومرث روشنگر صفحات 29-47
    با توجه به گسترش روزافزون استفاده از جداسازهای لرزه ای در کشور که باعث کاهش نیروی وارده بر اعضای سازه و افزایش کلی جابجایی سازه در هنگام وقوع زلزله می شوند، ایجاد روشی بهینه برای استفاده از این سیستم همراه با کاهش جابجایی کلی سازه امری ضروری است. همچنین استفاده از سیستم های میراگر باعث کاهش جابجایی کلی و بین طبقاتی سازه در هنگام وقوع زلزله می شوند. بنابراین بررسی اثر استفاده ازسیستم های میراگر جهت بهینه سازی جداسازهای لرزه ای امری ضروری است. از طرفی استفاده بهینه از ترکیب دو سیستم میراگر و جداگر می تواند در کاهش هزینه ساخت و هزینه های تعمیر حاصل از وقوع زلزله موثر بوده و سازه های با عملکرد مطلوب را فراهم می آورد. بنابراین در این مقاله برای بررسی این مهم از دو میراگر ویسکوز و اصطکاکی و همچنین جداکننده در سازه های 15 و 20 طبقه بتنی بلند مرتبه استفاده شد و ترکیب این دو سیستم ها در رفتار سازه مورد ارزیابی قرار گرفت. سازه ها توسط جداساز لاستیکی هسته سربی جداسازی شده اند. نتایج تحت سه رکورد زلزله حوزه نزدیک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دهنده تاثیر مثبت میراگرها و جداکننده در رفتار سازه بودند که بسته به رکوردهای لرزه ای مورد استفاده در مقاله، نتایج معقولی به دست آمد. این نتایج نشان دهنده تاثیر مثبت ترکیب مراگر ها با جداکننده در کاهش میزان جابجایی نسبی ، جابجایی بام و برش پایه بودند. استفاده همزمان میراگر و جداساز در سازه ها باعث کاهش 35 درصدی برش پایه سازه ها، 47 درصدی ماکزیمم جابجایی نسبی و 29 درصد جابجایی نقطه بام شد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، جداساز، میراگر ویسکوز، میراگر اصطکاکی، تحلیل دینامیکی غیر خطی
  • ساسان معتقد*، سید نصراله افتخاری، مژگان خزاعی، احسان یوسفی صفحات 48-62
    انتقال موج زلزله از منبع تا ساختگاه توسط معادله پیش بینی حرکت زمین صورت می گیرد. با توجه به سهم بالای رابطه در تغییرپذیری حرکت زمین، انتخاب روابط مناسب منطقه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تعداد معادلات پیش بینی زیاد است اما برای بسیاری از مناطق رابطه خاصی وجود ندارد و لازم است معیاری برای تعیین رابطه داده شود. در این مقاله 62 رابطه مورد استفاده توسط تحلیل گران در ایران و منطقه تهران به سه معیار واگرایی رنی، فاصله اقلیدسی و روش درستنمایی و بر اساس مشابهت با داده های واقعی رخداد، رتبه بندی و مناسب ترین روابط برای تحلیل خطر تهران معرفی شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که رابطه زارع و سبزعلی (2006) در هر سه روش همخوانی بسیار خوبی با زلزله های رخ داده در منطقه تهران دارد. همچنین برخی از روابط جهانی همخوانی بهتری نسبت به روابط منطقه ای به دست آمده در تهران دارند. نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهد که با استفاده از رتبه بندی میزان تاثیرپذیری روابط کاهندگی بر نتایج تحلیل خطر منطقه کاهش می یابد. همچنین نشان می دهد که تکیه بر نظر خبرگان تا حد بیش از %90 اطمینان در انتخاب روابط کاهندگی را به همراه دارد. این میزان دقت، در برخی موارد کافی به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: تحلیل خطر زلزله، رابطه کاهندگی، واگرایی رنی، فاصله اقلیدسی، ماکزیمم درستنمایی
  • امیر کاظم نجفی، حسین صادقی* صفحات 63-79
    سازه هایی با سقف های دهانه بزرگ در برابر باد آسیب پذیر هستند، در این سازه ها به دلیل بار مرده کم، بار باد اثر بیشتری بر روی این نوع سازه ها می گذارد. در محاسبه نیروی باد یکی از ضرایب که به هندسه سازه ارتباط دارد ضریب فشار Cp)) می باشد که این ضریب برای برخی از سازه های متداول در آیین نامه های بارگذاری ارائه شده است، در این تحقیق بررسی جریان باد بر سطح سازه سوله قوسی شکل با سه نسبت ارتفاع به دهانه قوس 1/0و2/0و3/0 با استفاده از آزمایش تونل باد و همچنین مدل سازی عددی بر مبنای روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) با استفاده از نرم افزار ANSYS صورت گرفته و ضرایب فشار باد بر روی این سازه ها ارائه شده است، مشاهده می شود با افزایش نسبت ارتفاع به دهانه قوس بیشینه ضرایب فشار باد منفی(مکش)، افزایش یافته به نحوی که بر روی محور میانی سازه در حالت 900=α ، بیشینه فشار منفی در سازه 1-S، 2-S، 3-S، به ترتیب برابر 2- و 7/1- و 6/1- است. ضرایب فشار در اضلاع رو به باد عدد مثبت را نشان می دهد که نشان دهنده فشار در این سطوح است، حداکثر فشار مثبت در900=α) حالتی که جهت اعمال باد بر سوله عمود است) رخ می دهد که در این حالت ضریب فشار برابر 1+ است. درسازه1- S (نسبت ارتفاع به دهانه 3/0) ، بیشینه تغییر شکل ایجاد شده به ازای زاویه اعمال باد 400=α است که این میزان 20 درصد بیشتر از حالت 900 α= است.
    کلیدواژگان: تونل باد، ضرایب فشار بار باد، سوله قوسی، دینامیک سیالات محاسباتی، انسیس
  • عرفان شافعی* صفحات 80-94
    تحقیق حاضر به بررسی تقاضای کرنشی در عناصر مرزی دیوارهای برشی بتنی با میلگردهای فولادی-کامپوزیتی می پردازد. استفاده همزمان از فولاد و کامپوزیت می تواند منجر به کاهش تقاضای کرنشی و تغییر در توزیع آن تحت بارگذاری جانبی شود. در این راستا، ابتدا مدل المان محدود برای یک نمونه آزمایشگاهی با مقیاس کامل در نرم افزار VecTor-2.0 ارائه شده و صحت سنجی شده است. سپس مطالعات پارامتریک برای مقادیر مختلف نسبت ترکیب فولاد و کامپوزیت انجام شده و پاسخ چرخه ای، نیروی حداکثر، سختی سکانتی، انرژی تک چرخه، شاخص بازیابی تغییرمکان و توزیع کرنش میلگرد استخراج شده است. به این منظور از پارامتر نسبت ترکیب استفاده شده که به صورت نسبت مساحت میلگردهای کامپوزیتی به مساحت کل میلگردها تعریف شده است. نتایج نشان دادند که ترکیب میلگردهای فولادی و کامپوزیتی باعث کاهش تغییرشکل پسماند، حفظ مقاومت پس از تسلیم عضو و افزایش سختی سکانتی در تغییرمکان های جانبی نسبی بیشتر از 1.9 درصد می شود. همچنین ترکیب فولاد و کامپوزیت منجر به رفتار مرکزگرایی دیوار شده و عضو قابلیت بازیابی تغییرمکان را بعد از قطع نیرو دارد. ترکیب مصالح با نسبت ترکیب بیشتر از 0.2 منجر به تامین مقاومت و حفظ پایداری دیوار می شود. در مقابل افزایش نسبت ترکیب از حد 0.3 صرفا مقاومت عضو را افزایش داده و تغییر چندانی در مقدار تغییرمکان پسماند ندارد. برای دیوارهای با نسبت ترکیب کمتر از 0.3، منحنی های چرخه ای کرنش - تغییرمکان نامتقارن بوده ولی با افزایش نسبت ترکیب، رفتار متقارن شده و حداکثر کرنش فولاد به ازای تغییرمکان برابر نصف می شود. ناحیه موثر کرنشی فولاد در مدل پایه برابر با نصف طول دیوار برشی بوده ولی با افزودن میلگردهای کامپوزیتی این ناحیه تا حد 80 درصد طول دیوار افزایش می یابد که نشانگر توزیع تسلیم شدگی فولاد در ناحیه وسیعتری از عضو به شرط ترکیب با کامپوزیت است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی بتنی، میلگردهای ترکیبی فولادی-کامپوزیتی، رفتار چرخه ای، تقاضای کرنشی، عضو مرزی، تغییرشکل پسماند، رفتار مرکزگرایی
  • ناصر صفائیان*، فرید میارنعیمی صفحات 95-117
    در این تحقیق، عملکرد لرزه ای سیستم قاب خمشی فولادی با مقطع تیر کاهش یافته (RBS) مجهز به دیوار برشی فولادی تقویت شده با بتن مسلح توانمند الیافی پایه سیمانی (HPFRCC) با استفاده از نرم افزار آباکوس مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا مدل اجزای محدود دیوار برشی کامپوزیت HPFRCC با استفاده از نتایج مطالعه آزمایشگاهی صحت سنجی شد. سپس، عملکرد لرزه ای قاب شش طبقه با دیواربرشی فولادی ساده و همچنین دیواربرشی کامپوزیت HPFRCC تحت زمین لرزه های گسل نزدیک و دور مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از دو حالت (ظرفیت باربری، تنش، تغییر شکل و جذب انرژی) مورد مقایسه قرار گرفت. از 5 شتاب نگاشت حوزه نزدیک و همچنین 5 شتاب نگاشت دور از گسل استفاده شد. نتایج نشان داد که جذب انرژی و ظرفیت برشی سیستم قاب با دیواربرشی کامپوزیت HPFRCC نسبت به دیواربرشی فولادی ساده افزایش یافته، ولی مقادیر تنش بیشینه کاهش یافته اند. همچنین، عملکرد لرزه ای سیستم های مورد بررسی تا حد زیادی به رکورد زلزله وابسته است. با این وجود، در هر دو سازه مورد بررسی مقادیر برش پایه و تغییر مکان بیشینه تحت زمین لرزه های گسل نزدیک بیشتر از گسل دور بوده اند. برای هر دو دسته زلزله های گسل دور و نزدیک، تغییرمکان بیشینه در طبقات پایینی سازه SPSW رخ داده، ولی در سیستم قاب با دیواربرشی کامپوزیت، تغییرمکان عمده در طبقات فوقانی ایجاد شده است. بیشترین درصد افزایش ظرفیت برشی و جذب انرژی در زلزله های گسل نزدیک طبس (به ترتیب 75 و 128 درصد) و امپریال ولی (به ترتیب 94 و 101 درصد) بوده است. همچنین، بیشترین جابجایی در سیستم با دیواربرشی فولادی ساده و کامپوزیت به ترتیب تحت زلزله های گسل نزدیک نورثریج (cm 6/14) و طبس (cm 2/16) بوده است. زلزله چی چی نیز بیشترین اثر بر خرابی سازه تحت زلزله های گسل دور را به همراه داشته است.
    کلیدواژگان: عملکرد لرزه ای، قاب خمشی فولادی، تیر مقطع کاهش یافته، دیوار برشی فولادی مرکب، بتن مسلح الیافی توانمند پایه سیمانی، نرم افزار آباکوس
  • حمیدرضا وزیری، محمد رضا منصوری*، فریدون اربابی، آرمین عظیمی نژاد صفحات 118-137
    از مسائل مهم در آنالیز ارتعاش سازه های ریلی بررسی اثر حرکت قطار و متغیر بودن محل بار است که اثرات دینامیکی مهمی بر سازه ریل دارد. این پژوهش با معرفی یک مدل جدید ماکرو المان متحرک، قابلیت بررسی تنشهای سه بعدی را ضمن تحلیل یک مدل خطی فراهم می کند. مدل حاضر شامل تیر اولر-برنولی از المان خطی بر بستر الاستیک است که هر المان دارای دوگره انتهایی بوده و امکان محاسبه همزمان در 6 درجه آزادی مستقل انتقالی و دورانی ویک درجه آزادی وابسته وارپینگ، در هر گره و به صورت مستقیم و همزمان فراهم می کند. به منظور تعیین فاکتورهای مهم مدلسازی و آنالیز ارتعاشی ریل، با استفاده از مدلسازی عددی در نرم افزار ریاضی Mathcad15.0 برخی از پارامترهای لازم در آنالیز سازه های ریلی، بررسی گردید. از دستاورد های مهم این تحقیق، اثبات تاثیر شتاب ارتعاشی ریل بر مشخصات مدل آنالیزی می باشد. و ثابت می شود، طول مدل محاسباتی براساس تغییرات شتاب ارتعاشی ریل در طول آن و روند میرا شدن شتاب در انتهای ریل قابل اندازه گیری است. به دلیل وجود شتاب ارتعاشی سیستم و روند میرایی آن در طول ریل، انتخاب طول مدل برحسب روند میرایی شتاب ارتعاشی ریل، منطقی تر است. از اینرو حداقل طول مدل ماکرو المان، برای هر سرعت بار 500 متر پیشنهاد می گردد. به دلیل وجود سرعت و شتاب و اثرات برداری بار متحرک و نیروهای ناشی از آن، ماتریسهای میرایی و سختی نامتقارن می گردد در حالیکه ماتریس جرم متقارن است. این پژوهش با ایجاد شرایط تغییرمکان اولیه سینوسی در مدل تیر ریل، اثرات ناهموارهای ایجاد شده در ریل را مورد بررسی قرار داده و شرایط ایجاد پدیده همگامی در مدل ساده شده ماکرو المان را بررسی می کند. از ویژگی های مهم مدل حاضر، امکان مطالعه همزمان در درجات آزادی مستقل و در پاسخ به شتاب لرزه ای اعمال شده بر ریل در درجات آزادی دارای اندرکنش می باشد.
    کلیدواژگان: ارتعاش، ریل، ماکرو المان، مختصات متحرک، وارپینگ
  • مهران میرزایی، منصور یخچالیان* صفحات 138-159
    سازه ‏های با مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRBFs) ممکن است در یک طبقه تمرکز دریفت داشته باشند زیرا مهاربند کمانش ناپذیر در یک طبقه معین تسلیم می‏ شود و سختی آن طبقه به طور قابل توجهی کاهش می ‏یابد. برای کنترل تمرکز خسارت در یک طبقه و ایجاد توزیع یکنواخت دریفت در ارتفاع سازه، یک سیستم نوین تحت عنوان سازه های دارای حرکت گهواره‎ ای با مهاربندهای کمانش ناپذیر (RBRBFs) مورد استفاده قرار گرفت. در سازه های RBRBF بر خلاف قاب‏ های مهاربندی متداول ، مهاربندهای یک سمت دهانه مهاربندی شده همراه با ستون ‏های مجاور آنها و المان ‏های رابط بخشی از یک سیستم خرپای قائم الاستیک هستند که در پایه مفصلی می ‏باشد و به ‏گونه ‏ای طراحی می‏ شود که تا نزدیک فروریزش سازه الاستیک باقی بماند، خرپای قائم الاستیک مانند یک تکیه گاه قوی در برابر تمایل قاب مهاربندی به تمرکز خسارت در هنگام زلزله مقاومت می کند. سمت دیگر دهانه مهاربندی شده مجهز به مهاربند‏های کمانش ناپذیر می ‏باشد که نقش مستهلک کننده انرژی را دارد و می ‏تواند وارد محدوده رفتار غیرالاستیک شود. نوآوری این مقاله بررسی فروریزش لرزه‏ ای این سیستم سازه‏ ای جدید تحت اثر زلزله ‏های فرورانشی است که مدت زمان حرکات شدید بالاتری در مقایسه با زلزله‏ های پوسته‏ ای دارند. برای این منظور، ساختگاه سازه های مورد مطالعه در شهر سیاتل در نظر گرفته شده است که در معرض زلزله‏ های پوسته ای و همچنین زلزله‏ های فرورانشی قرار دارد. نتایج نشان داد که سازه های RBRBF طراحی شده با استفاده از روش طراحی مبتنی بر تغییرمکان می ‏توانند به طور موثر تمرکز دریفت را کاهش دهند و به طور قابل توجهی تحت هر دو مجموعه رکوردهای پوسته ‎ای و فرورانشی عملکرد بالاتری از نظر فروریزش در مقایسه با سازه های BRBF دارند. به علاوه، تمامی سازه ها تحت رکوردهای فرورانشی ظرفیت فروریزش کم تری نسبت به رکوردهای پوسته ای دارند.
    کلیدواژگان: زلزله های پوسته ای و فرورانشی، فروریزش لرزه ای، جابجایی جانبی نسبی، سازه های دارای حرکت گهواره ای با مهاربندهای کمانش ناپذیر، تحلیل دینامیکی افزاینده
  • لیلا شهریاری*، عباس عظیمی، غزاله قدومی زاده صفحات 160-180
    یکی از بحران های پیش روی بشر آسیب به محیط زیست است. عدم مدیریت و توجه کافی به انتشار گازهای گلخانه ای حیات انسان را بر کره زمین تهدید می کند. با توجه به انتشار گاز گلخانه ای CO2 ناشی از تولید سیمان، یافتن راهی جهت کاهش حجم سیمان مصرفی برای تولید بتن که بعنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی شاخته می شود، اولویت دارد. استفاده از پوزولان ها به منظور ساخت بتن هایی با خصوصیات مکانیکی و دوام مناسب در دهه های اخیر جایگاه ویژه ای یافته است. در این تحقیق با بهره گیری از دو نوع پوزولان پرمصرف، یعنی زئولیت و بنتونیت تلاش گردید تا خصوصیات رفتاری و دوام بتن خودتراکم را بهبود بخشید. برای تحقق این هدف از ترکیب زئولیت و بنتونیت بطور همزمان در نسبت های وزنی 5/2%، 5%، 5/7% و 10% به جای سیمان استفاده شد. آزمایشات انجام شده شامل جریان اسلامپ، ویسکوزیته بتن، مقاومت فشاری، و بررسی دوام بتن در برابر چرخه ذوب و انجماد در سنین مختلف می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از این پوزلان ها باعث کاهش مقاومت در سنین اولیه گیرش بتن خواهد شد اما این عارضه در سنین بالاتر مرتفع خواهد شد بطوریکه استفاده از ترکیب 5% زئولیت و 5% بنتونیت می تواند تا 6/8% مقاومت فشاری نهایی (90 روزه) بتن را افزایش دهد.
    کلیدواژگان: بنتونیت، زئولیت، پوزولان، بتن سبز، محیط زیست
  • مهشید توکلی، منصور یخچالیان* صفحات 181-199
    مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRB) تحت اثر زلزله، شکل‏ پذیری و ظرفیت اتلاف انرژی بالایی را از خود نشان می‏دهند. بهبود این ویژگی ‏ها از طریق اصلاح در پیکربندی BRB و سیستم سازه ‏ای شامل این مهاربندها امکان پذیر است. قاب‏ های با مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRBF) ممکن است در یک طبقه تمرکز دریفت داشته باشند که این مسئله منجر به ناپایداری کلی سازه ناشی از اثرات P-Delta و دریفت پسماند می‏ شود. محققان برای حل مشکل عدم توزیع یکنواخت خسارت در ارتفاع سازه که یکی از معایب BRBF به شمار می‏ رود، سیستم RBRBF (قاب با مهاربندهای کمانش ناپذیر دارای حرکت گهواره ‏ای) را پیشنهاد کرده ‏اند. هر دهانه از این سیستم متشکل از یک مهاربند معمولی در یک سمت و یک مهاربند BRB در سمت دیگر و یک المان رابط در وسط دهانه می ‏باشد. مهاربند معمولی در یک سمت از دهانه مهاربندی به همراه ستون کناری و المان رابط سیستم خرپای قائم را تشکیل می‏ دهند که دارای اتصال مفصلی در محل اتصال به فونداسیون می ‏باشد و رفتاری مانند دیوار گهواره ‏ای دارد و تا نزدیک فروریزش سازه رفتار الاستیک از خود نشان می‏ دهد. در این مطالعه، سازه‏ های 4، 8 و 12 طبقه با سیستم‏ های RBRBF و BRBF در نظر گرفته شده ‏اند. سپس با انجام آنالیزهای دینامیکی غیر خطی اثرات توالی ‏های زلزله اصلی و پس لرزه بر فروریزش لرزه ‏ای سازه‏ ها ارزیابی گردیده و نتایج بدست آمده برای دو سیستم سازه‏ای با هم مقایسه شده ‏اند. نتایج بدست آمده نشان می‏ دهند که سازه ‏های‏ RBRBF در مقایسه با سازه ‏های‏ BRBF مقاومت بیشتری در برابر فروریزش لرزه ‏ای تحت اثر توالی‏ های زلزله اصلی و پس لرزه دارند.
    کلیدواژگان: قاب با مهاربندهای کمانش ناپذیر دارای حرکت گهواره&rlm، تحلیل&rlm، دینامیکی غیرخطی، فروریزش لرزه &rlm، ای، زلزله اصلی، پس &rlm، لرزه&rlm
  • امین مرادی، حسین پروینی ثانی* صفحات 200-219
    انتقال بار از تیر به ستون در اتصالات توسط یک مسیر مطمئن، یکی از مسائل مهم و حیاتی است که توسط بسیاری از محققان با جزئیات مختلف پیشنهاد شده و مورد مطالعه قرار گرفته است. شکست اتصال بین ستون و تیر یکی از دلایل اصلی است که باعث ایجاد شکست و تسریع در فرآیند فروپاشی سازه می شود. در تحیق حاضر سعی شده است با پیشنهاد اتصال نوآورانه هیبریدی تیر بتنی مسلح به ستون فولادی، ظرفیت و مقاومت اتصال افزایش یافته و امکان استفاده از این جزئیات در مقاطع سنگین تر فراهم گردد. اتصال ابداعی در دو حالت پیشنهاد شده است: 1- قرار دادن دو جان برشی فولادی همراه با برشگیر در داخل تیر بتنی و اتصال آن با ورق انتهائی به ستون فولادی 2- قرار دادن دو جان برشی فولادی با ورق بال بالایی و پائینی همراه با برشگیر در داخل تیر بتنی و اتصال آن با ورق انتهائی به ستون فولادی. در این راستا پس از مدل سازی و صحت سنجی نمونه اولیه، ظرفیت و رفتار اتصالات پیشنهادی در نرم افزار المان محدود آباکوس بررسی شده است. نتایج تحلیل نشان دهنده افزایش جذب انرژی بخصوص در بخش اتصال و چشمه اتصال با اضافه شدن ورق پیوستگی می باشد و این تاثیر با افزایش ابعاد تیر و ستون در دریفت های بالاتر بیشتر مشاهده می گردد. همچنین اضافه شدن بال به بخش فولادی تیر بتنی هیبریدی در شکل پذیری کلی اتصال بسیار تاثیرگذار بوده و این امر افزایش 24% در ضریب شکل پذیری و 13% در حداکثر مقاومت نسبت به سایر اتصالات پیشنهادی را نشان داد. همچنین افزایش طول بخش فولادی دستک اتصال، در کلیه حالات موجب افزایش مقاومت اتصال گردید.
    کلیدواژگان: ستون صلیبی فولادی، اتصال با ورق انتهائی، اتصال نوآورانه، اتصال هیبریدی، تیر بتنی مسلح
  • فاطمه حاجی زاده، سعید قاضی مغربی* صفحات 220-230
    قابلیت نگهداری و تعمیر (Maintenance) احتمالی است مبنی بر اینکه شرایط نگهداری، در مدت زمان مشخص با بکار گیری روش ها و منابع مشخص می تواند اجرا شود. اهمیت سطح نگهداری و تعمیر و یهینه سازی آن (نت) از این جهت بالاست که مسدودی خط منجر به کاهش ترافیک و بهره وری، ضرردهی شبکه ریلی و گاها وقوع سوانح غیر قابل جبران در راه آهن می گردد. همچنین قطع شدن و از کار افتادن شبکه های انتقال مخابراتی، منجر به مسدودی خطوط ریلی بر اثر قطع کلیه سرویس های مخابراتی کنترل قطار می شود، زیرا کلیه سرویس های کنترل قطار بر بستر شبکه های مخابراتی می باشند. در بخش مخابرات راه آهن ج.ا.ا، و همچنین زیرساخت های ریلی بر خلاف سیستم نگهداری و تعمیرات مبتنی بر قابلیت اطمینان، تعمیر و نگهداری اساسا به هنگام از کار افتادگی دستگاه ها صورت می گیرد که علاوه بر تحمیل هزینه های اضافی سنگین به راه آهن باعث کاهش بهره وری و افزایش آمار خرابی ها می گردد. از اینرو، تحقیق حاضر می کوشد تا با ارزیابی قابلیت نت فعلی سیستم انتقال مخابرات راه آهن، مدل جدیدی برای افزایش قابلیت نگهداری ارائه نماید که منجر به افزایش بهره وری، ایمنی وکاهش فواصل زمانی مسدودی شبکه خطوط راه آهن گردد. ارائه مدل هوشمند بهینه سازی فواصل تعمیر و نگهداری در این تحقیق منجر به کاهش زمان مسدودی خط می گردد.
    کلیدواژگان: قابلیت نگهداری، شبکه انتقال نوری، خطوط آهنی، بهینه سازی، مدل هوشمند
|
  • Meisam Mahboubi Niazmandi *, Morteza Gholizadeh Pages 5-28
    The present research aimed to evaluate the effect of industrial steel fibers on the mechanical properties of reactive powder concrete (RPC). A series of reinforced RPC specimens containing different percentages of steel fibers having different diameters were built. By performing resistance tests on the samples, the mechanical properties (compressive, bending and tensile strengths) of RPC were determined. The results of the compressive tests showed that by increase in the curing age from 7 to 42 days, the strength of RPC containing group 2 steel fibers (medium fibers: diameter 0.6 mm) increases compared to the control concrete. This is attributed to the continued reactions between the cement paste and the interlocking of most of the quartz-silica sand aggregates and micro-silica powder in the RPC specimens with steel fibers. The highest compressive strength of RPC compared to the control concrete was obtained for the sample containing 2% group 1 steel fibers (small fibers: diameter 0.4 mm) equal to 421 MPa (29.11% growth compared to the control concrete). By reduce in the diameter of fibers, the number of fibers in the sample and subsequently the interlocking between aggregates and fibers increases and the replacement distribution of aggregates improves. Based on the flexural strength tests, 2% of groups 1 and 2 steel fibers and 3% of group 3 (large fibers: diameter of 0.8 mm) were determined as the optimal value of fibers to achieve the maximum flexural strength of RPC. Based on the tensile tests, it was found that with the addition of 1%, 2% and 3% of groups 1, 2 and 3 steel fibers, the growth of RPC tensile strength is completely upward. The reason was attributed to the bridging effect of steel fibers in the concrete matrix. Empirical equations obtained from regression analysis have high accuracy for estimating resistance properties.
    Keywords: Laboratory study, Reactive Powder Concrete (RPC), Industrial steel fibers, Mechanical properties, Empirical equations
  • Mohsen Rahimzadeh Oskui, Ahmad Maleki *, Kiyomars Roshangar Pages 29-47
    Considering the increasing use of seismic isolators in the country, which reduce the force on structural members and increase the overall displacement of the structure during an earthquake, it is necessary to create an optimal method for using this system along with reducing the overall displacement of the structure. Also, the use of damper systems reduces the overall and inter-floor movement of the structure during an earthquake. Therefore, it is essential to investigate the effect of using damping systems to optimize seismic isolators. On the other hand, the optimal use of the combination of two damper and isolator systems can be effective in reducing construction costs and repair costs resulting from earthquakes and provides structures with optimal performance. Therefore, in this article, two viscous and frictional dampers as well as isolator were used in high-rise concrete structures with 15 and 20 floors and the combination of these two systems was evaluated in the behavior of the structure. The structures are separated by lead core rubber isolators. The results were studied under three earthquake records of the nearby area. The results showed the positive effect of dampers and separators on the behavior of the structure, and reasonable results were obtained depending on the seismic records used in the article. also, showed the positive effect of the combination of separators and dampers in reducing the amount of relative displacement, roof displacement and base shear. The simultaneous use of damper and isolator in the structures caused a 35% reduction in the base shear of the structures, 47% in the maximum relative displacement and 29% in the displacement of the roof point.
    Keywords: optimization, isolator, viscous damper, Friction damper, Nonlinear dynamic analysis
  • Sasan Motaghed *, Nasrolla Eftekhari, Mozhgan Khazaee, Ehsan Yousefi Dadras Pages 48-62
    Earthquake wave transmission from the source to the site is modeled by the ground motion prediction equations (GMPEs or attenuation equations). Considering the high contribution of these equations in the variability of the ground motion in the site, the selection of the appropriate relations for the region is of particular importance. The number of prediction equations is large, but there is no specific relationship for many areas, so it is necessary to use criteria to determine the best equations for probabilistic seismic hazard analysis(PSHA). In this paper, 62 relationships used by analysts in Iran and Tehran region are introduced to the three criteria of Rennie divergence, Euclidean distance and likelihood method, are ranked based on similarity with actual occurrence data, and the most suitable relationships for Tehran are introduced. The results show that the relationship of Zare and Sabze Ali (2006) in all three methods has a very good match with the Tehran region earthquakes. Also, some global relations have a better match than the regional relations obtained in Tehran. The results of the sensitivity analysis show a decrease in the effectiveness of the regional PSHA using the ranking. It also shows that relying on the opinion of experts brings more than 90% confidence in the selection of GMPEs, which seems sufficient in some cases. .If this level of accuracy is not sufficient, it is necessary to use the appropriate weighted equations in the analysis based on the physics-based ranking results. Otherwise, the results of the probabilistic seismic hazard analysis will fluctuate and may not have the sufficient reliability.
    Keywords: Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA), attenuation relationship, Rennie divergence, Euclidean Distance, Maximum Likelihood
  • Amir Kazem Najafi, Hossein Sadeghi * Pages 63-79
    Structures with large opening roofs are vulnerable to wind, in these structures due to the low dead load, the wind load has a greater effect on these types of structures. In the calculation of wind force, one of the coefficients related to the geometry of the structure is the pressure coefficient (Cp), which is provided for some common structures in the loading regulations. Arch opening of 0.1, 0.2 and 0.3 was done using wind tunnel test and numerical modeling based on Computational Fluid Dynamics (CFD) method using ANSYS software and wind pressure coefficients on these structures are presented, it can be seen that with increasing The ratio of the height to the opening of the arch of the maximum coefficients of negative wind pressure (suction), increased in such a way that on the middle axis of the structure in the state of α = 90o, the maximum negative pressure in the structure S-1, S-2, 3-S, is equal to -2 and It is -1.7 and -1.6. The pressure coefficients on the sides facing the wind show a positive number, which indicates the pressure on these surfaces, the maximum positive pressure occurs at α=90o (the state where the direction of the wind is perpendicular to the shed) and in this case the pressure coefficient is equal to +1. In structure S-1 (height-to-opening ratio 0.3), the maximum deformation created for the wind application angle is α=40o, which is 20% more than α=90 o.
    Keywords: Wind tunnel, wind pressure coefficients, arc shed, Computational Fluid Dynamics, Ansys
  • Erfan Shafei * Pages 80-94
    The present research investigates the strain demand of boundary elements of concrete shear walls reinforced with hybrid steel-composite rebars. In this regard, the numerical model of an existing full-scale sample has been done in VecTor-2.0 software and the results has been validated. Then, parametric studies were carried out for different values of the hybridization ratio where the cyclic response, maximum force, secant stiffness, single-cycle energy, displacement recovery index and strain values of the rebars are extracted. The results show that the combination of steel and composite rebars improves the hysteresis response of shear walls, maintains the post-yield strength, and increases the secant stiffness for lateral drifts over 1.9%. Also, this technique leads to a self-centering behavior minimizing the seismic damage. Hybridization with the combination ratio rh≥0.2 provides strength and maintains the stability of the wall. Increasing the hybridization ratio higher than rh=0.3 only results in an increase in the strength with no residual displacement change. For walls with a low rebar hybridization ratio, the cyclic strain-displacement curves are asymmetric, but the behavior becomes symmetric and the maximum steel strain is reduced by 50% by increasing the ratio. The expansion in the steel strain cycles is insignificant for low hybridization ratios. However, it becomes more apparent with the increase of composite rebars. The effective straining height of the steel in the basic model is equal to half the length of the shear wall, but with the addition of composite rebars, this height increases up to 80% of the wall length, which indicates the yield distribution of the steel in a wider area of the member when it is hybridized with composite.
    Keywords: concrete shear wall, Steel-composite rebars, Cyclic response, Strain demand, Boundary element, Residual deformation, Self-centering behavior
  • Naser Safaeian Hamzehkolaei *, Farid Miarnaeimi Pages 95-117
    In this study, the seismic performance of the reduced beam section (RBS) steel moment-resisting frame (SMRF) equipped with composite steel plate shear wall (CSPSW) and high-performance fiber-reinforced cementitious composites (HPFRCC) is investigated using Abaqus software. The finite element model of HPFRCC-CSPSW was validated using experimental results. Then, the seismic performance of the six-story SMRF with common SPSW, as well as HPFRCC composite CSPSW systems under near-field (NF) and far-field (FF) earthquakes, was investigated and the results (bearing capacity, stress, deformation, and energy absorption) were compared. For this purpose, 5 NF and 5 FF seismic records were used. The results showed that the energy absorption and shear capacity of HPFRCC-CSPSW increased significantly but the maximum stress value decreased compared to common SPSW. The seismic performance of the investigated systems largely depends on the type of earthquake. However, in both SPSW and HPFRCC-CSPSW systems, the maximum displacement and the base shear under the NF earthquakes were higher than those of FF earthquakes. Besides, for all NF and FF earthquakes, maximum displacement in the SPSW system occurred in lower stories, but in the frame with CSPSW, the major displacement occurred in the upper stories. The highest increase in shear capacity and energy absorption of the system in FF earthquakes was for the Tabas accelerometer (75 and 128%, respectively) and the Imperial Vali earthquake (94 and 101%, respectively). Also, the maximum displacement in SPSW and HPFRCC-CSPSW systems occurred in Northridge (14.6 cm) and Tabas (16.2 cm) NF earthquakes, respectively; the Chichi earthquake also had the greatest damage to the structure under FF earthquakes.
    Keywords: Seismic Performance, Steel moment-resisting frame (SMRF), reduced beam section (RBS), Composite Steel Plate Shear Wall (CSPSW), High-Performance Fiber-Reinforced Cementitious Composites (HPFRCC), ABAQUS software
  • Hamidreza Vaziri, Mohammad Reza Mansoori *, Fereydon Arbabi, Armin Aziminejad Pages 118-137
    One of the important issues in the vibration analysis of rail structures is to investigate the effect of train movement and the variable location of the load. This research introduces a new model to provide the ability to investigate 3D stress during analyzing a linear model. This model includes 6 degrees of independent transitional and rotational freedom, and one dependent degree of freedom as Warping to analysis the effect of moving loads. So, the interaction of the independent degrees of freedom has been considered due to the asymmetry of the cross section, especially in the earthquake load conditions. Finally, using a numerical Mathcad programing model, some of the parameters that are effective in modelling and vibrational analysis of rails have been examined. One of the important achievements of this study is to prove the effect of rail vibration acceleration on the characteristics of the analysis model as well as the need to determine the length of the computational model based on the results of the rail vibrational acceleration and its processing at the end of the rail. According to the formulation performed, stiffness and damping matrix are asymmetric, because of the velocity and acceleration vector effect of the load, however the mass matrix remains symmetrical. Also, by creating initial sinusoidal displacement conditions on the system, the conditions of corrugation phenomena can be expressed. The seismic acceleration applied to the model to evaluate the relevant freedom degrees and determinate the permanent deformation is considered in the model. It indicates the presence of permanent twisting and warping values in the rail-beam model, is about 40-50% of the maximum value. According to this investigation, the determination of the boundary conditions based on the damping of the acceleration at the end of the rail is very effective in calculating the results more accurately.
    Keywords: vibration, Railroad, Macro-Element, Moving Coordinate, warping
  • Mehran Mirzaei, Mansoor Yakhchalian * Pages 138-159
    Buckling restrained braced frames (BRBFs) may have damage concentration in one or few stories during severe seismic excitations, because buckling restrained brace (BRB) yields in a certain story and the stiffness of that story is significantly reduced. Drift concentration is undesirable because it can lead to general instability resulting from the P-Δ effects or residual drift. For controlling damage concentration and achieving a uniform distribution of drift in all stories, a new system entitled rocking buckling restrained braced frame (RBRBF) is used. RBRBF system generates uniform story drifts over the height of structure and prevents the damage concentration in one or few stories. Unlike conventional braced frames, the braces on one side of the braced span along with the adjacent columns and ties are part of a vertical truss system that is hinged at the base and designed to remain elastic until the near collapse limit state is reached. This vertical truss system works as a strong support for preventing damage concentration in one or few stories of the braced frame. The braces on the other side of the braced span are BRBs and are designed to provide energy dissipation. The novelty of this paper is investigating the seismic collapse of this new structural system under the effect of subduction ground motion records, which have higher significant duration compared with crustal ground motion records. For this purpose, the considered structures are assumed to be located in Seattle, which is subjected to both subduction and crustal ground motions. The results indicate that RBRBFs can effectively reduce drift concentration using the displacement‐based design approach and under both crustal and subduction ground motion records have significantly better performance in terms of seismic collapse compared with BRBFs. In addition, all structures under subduction records have lower collapse capacity values compared with crustal records.
    Keywords: Crustal, subduction ground motion records, Seismic collapse, Relative lateral displacement, Rocking buckling restrained braced frame, Incremental Dynamic Analysis
  • Leila Shahryari *, Abbas Azimi, Ghazaleh Ghodomizadeh Pages 160-180
    One of the future problems of humans is environmental pollution. Negligence and lack of management of greenhouse gas production threatens human life on the planet. Considering the emission of CO2 gas due to the production of cement, it is important to find a way to reduce the consumption of cement in concrete as the most consumed building material. The use of pozzolans to make strong and durable concretes has become very important in the past years. In this research, two widely used pozzolans, namely zeolite and bentonite, were tried to improve the behavior and durability of SCC concrete. Therefore, the combination of zeolite and bentonite in weight ratios of 2.5%, 5%, 7.5% and 10% was used instead of cement. The tests performed include slump flow, concrete viscosity, compressive strength, and durability of concrete against melting and freezing cycles at different ages. The results of this research showed that the use of these pozzolans will reduce the strength in the early ages of concrete, but this problem will be solved with the increase in the age of concrete. So that using a combination of 5% zeolite and 5% bentonite can increase the final compressive strength (90 days) of concrete up to 8.6%.
    Keywords: Bentonite, Zeolite, Pozzolan, Green concrete, Environment
  • Mahshid Tavakoli, Mansoor Yakhchalian * Pages 181-199
    Buckling Restrained Braces (BRBs) show high ductility and energy dissipation capacity under seismic excitations. It is possible to improve these features by modifying the BRB configuration and the structural system including these braces. Buckling Restrained Braced Frames (BRBFs) may have drift concentration in one story, which leads to the instability of structure due to P-Delta effects and residual drift. To solve the problem of non-uniform damage distribution along the height of structure, which is a disadvantage of BRBFs, researchers have proposed the Rocking Buckling Restrained Braced Frame (RBRBF) system. Each braced bay in this system consists of a conventional brace on one side, a BRB on the other side and a connecting element at the middle of the bay. The conventional brace in one side of the braced bay with the side column and the connecting element form a pin-supported vertical truss system like a rocking wall that behaves elastically until near the collapse of structure. In this study, 4-, 8- and 12-story RBRBFs and BRBFs are considered. Then, by performing non-linear dynamic analyses, the effects of mainshock-aftershock sequences on the seismic collapse of the structures are evaluated, and the results obtained for the two structural systems are compared. The results show that the seismic collapse resistance of each RBRBF under mainshock-aftershock sequences is significantly higher than that of its corresponding BRBF.
    Keywords: Rocking Buckling Restrained Brace Frame, Nonlinear dynamic analysis, Seismic collapse, Mainshock, Aftershock
  • Amin Moradi, Hossein Parvini Sani * Pages 200-219
    Load transfer from beam to column in connections by a reliable path is one of the most important and critical issues that has been proposed and studied in various details by many researchers. The failure of the connection between the column and the beam is one of the main reasons that causes the failure and accelerates the collapse process of the structures. In the current research, it has been tried to increase the capacity and strength of the connection by proposing an innovative hybrid connection of reinforced concrete beam to steel column in two cases and provide the possibility of using these details in heavier sections. The innovative connection is proposed in two ways: 1- placing two steel shear web plates inside the concrete beam and connecting it with the end plate to the steel column 2- placing two steel shear web plates with upper and lower flange plates together inside the concrete beam and its connection with the end plate to the steel column. In this regard, after modeling and validating the prototype, the capacity and behavior of the proposed connections have been checked in Abaqus finite element software. The results of the analysis show that an increase in energy absorption with the addition of continues plate, and this effect is more visible with the increase in the dimensions of the beam and column in higher drifts. Also, the addition of flange plates to the steel part of the hybrid concrete beam is very effective in the overall ductility of the connection, and this has caused a 24% increase in the ductility coefficient and 13% in the maximum strength compared to the other proposed connections. At the same time, increasing the length of the steel part of the beam has increased the strength of the connection in all cases.
    Keywords: Cruciform steel column, End plate connection, Innovative connection, Hybrid connection, Reinforced concrete beam
  • Fatemeh Hajizadeh, Saeed Ghazi Maghrebi * Pages 220-230
    Maintenance is the possibility that maintenance conditions can be implemented in a certain period of time by using certain methods and resources. The importance of the level of maintenance of railway optical communication transmission networks and its repair and optimization (NET) is due to the need to maintain railway safety and prevent rail accidents. Today, the safe movement of trains is not possible without telecommunication networks. The interruption of optical transmission networks leads to the blocking of railway lines, and the blocking of the line leads to the reduction of traffic and productivity, damage to the rail network, and sometimes the occurrence of irreparable accidents in the railways. Also, the disconnection and failure of telecommunication transmission networks leads to the interruption of all train control telecommunication services, because all train control services are based on telecommunication networks. In the railway telecommunication department of J.A., as well as the railway infrastructure, unlike the maintenance and repair system based on reliability, the maintenance is basically done when the devices are out of service, which in addition to imposing heavy additional costs on the railways, causes It reduces productivity and increases the number of breakdowns. Therefore, the current research tries to provide a new model for increasing the level of maintainability by evaluating the current network capability of the railway telecommunication transmission system, which will lead to increasing productivity, safety and reducing the time intervals of blocking the railway network. The case study implemented in this research is Hormozgan railway area.
    Keywords: Maintainability, Optical transmission network, Railway lines, optimization, Intelligent Model