فهرست مطالب

Civil Engineering Infrastructures Journal
Volume:44 Issue: 3, 2010

  • تاریخ انتشار: 1389/09/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • محمد تقی احمدی، جواد مرادلو، شهرام وهدان صفحه 303
    در این مقاله تحلیل دینامیکی غیرخطی سدهای بتنی قوسی با استفاده از مدل های الاستو-پلاستیک بتن ارائه شده است. پس از بررسی مدل های الاستو-پلاستیک مرسوم، در نهایت مدل پنج عاملی ویلیام- وارنکه برای مدل سازی شکست فشاری و کششی برگزیده شد. این مدل و مدل های موهر-کولمب و دراکر-پراگر در تحلیل سد ماروپوینت به کار برده شدند. الگوریتم مناسب برای انتگرال گیری تنش ها و تبدیل تنش های مهندسی به تنش های عینی مورد استفاده در تحلیل تغییرشکل های بزرگ از ویژگی های مدل پیشنهادی است. در تحلیل ها، مدل سازی اندرکنش دینامیکی کامل سد و مخزن با حل عددی معادله هلمهولتز به روش نوسانی انجام شده است. تراکم پذیری سیال و شرایط مرزی مناسب در مدل لحاظ شده اند. نتایج تحلیل ها نشانگر آن است که مدل های رفتاری مرسوم همانند موهر-کولمب و دراکر-پراگر برای مدل سازی رفتار واقعی سدهای بتنی تناسب کمتری دارند. برای مدلسازی سدهای بتنی با مدل های پلاستیسیته، توصیه می شود از مدل های رفتاری خاص بتن همچون ویلیام- وارنکه استفاده شود.
    کلیدواژگان: سد بتنی قوسی، تحلیل دینامیکی، تحلیل غیرخطی، اندرکنش آب و سازه، مدل های پلاستیک بتن
  • نغمه افشارکاوه، محسن سلطانپور صفحه 317
    پیش بینی صحیح نرخ انتقال رسوبات و میزان رسوبگذاری از عوامل مهم و تاثیر گذار در طراحی بنادر و سازه های ساحلی می باشند. اگر چه در حال حاضر تلاش های بسیاری به منظور تعیین کمی میزان انتقال رسوبات با تحقیق بر روی عوامل تاثیرگذار در حرکت رسوبات در جریان است، استفاده از روابط تقریبی و نسبتا ساده انتقال رسوب همچنان بسیار متداول می باشد. روابط CERC و Kamphuis از جمله روابط مشهور محاسبه پتانسیل نرخ انتقال رسوب موازی ساحل می باشند. با این همه، دقت پیش بینی نرخ انتقال رسوب حاصل از این فرمول ها در مناطق مختلف دنیا یکسان نبوده است. در مقاله حاضر با استفاده از تعداد محدودی آمار و اطلاعات مربوط به امواج محلی و خصوصیات دانه بندی رسوبات، نرخ انتقال رسوب موازی ساحل در بخشهایی از سواحل جنوبی کشور محاسبه شده و با نتایج حاصل از مقادیر واقعی رسوبگذاری در پشت موج شکن ها و رانه گیرها مقایسه گردیده است. احجام رسوبگذاری ها با استفاده از اختلاف نقشه های هیدروگرافی به دست آمده است. صحت سنجی این روابط در سواحل جنوبی کشور، نشان دهنده دقت بالاتر رابطه Kamphuis نسبت به رابطه CERC می باشد. همچنین تابعی جهت محاسبه ضریب K رابطه CERC بر مبنای پارامتر شکست ارائه گردید.
    کلیدواژگان: رابطه CERC، رابطه Kamphuis، پارامتر تشابه شکست، سواحل جنوبی ایران، انتقال رسوب موازی ساحل
  • ندا بقیعی، محمدرضا اصفهانی، کاظم مسلم صفحه 327
    این مقاله به بررسی الگوی خسارت در تیرهای بتن مسلح به کمک ماتریس نرمی می پردازد. ماتریس های نرمی از داده های مودال تجربی محاسبه شدند و داده های مورد نیاز با انجام آزمایش های ایستا و ارتعاشی روی نمونه های تیر بتنی به دست آمدند. تغییرات ماتریس نرمی با روش پیشنهادی این مقاله بر پایه بردارهای Ritz تعیین شد. این روش ناحیه ترک خورده را به صورت سهمی در بخش میانی تیر نشان می دهد که اندازه آن با پیشروی خسارت افزایش و با مقاوم سازی با ورق های CFRP کاهش می یابد. الگوی خسارت پیشنهادی بر پایه بردارهای Ritz، با روش هایی که کاهش سفتی تیرهای بتنی را در اثر ترک های خمشی آشکار می کنند هماهنگ است و در یک چارچوب ریاضی قابل اثبات، برآوردی از کاهش و افزایش سفتی در طول نمونه های تیرهای بتنی به دست می دهد.
    کلیدواژگان: تیر بتن مسلح، بسامد، الگوی خسارت، سفتی، ماتریس نرمی، شکل مود
  • آیدا بهارستانی، محمدعلی بنی هاشمی صفحه 339
    در این تحقیق، حرکت رسوب ناشی از شکست سد، در بستر متحرک به صورت دو بعدی، شبیه سازی عددی شده است. معادلات، در چارچوب روش حجم محدود منقطع شده و از شمای دو مرحله ای پیش بینی - اصلاح مک کورمک، برای حفظ دقت مرتبه دوم در مکان و زمان استفاده شده است. همچنین برای مهار نوسانات غیر واقعی و غیر فیزیکی از روش component-wise TVD به علت ساده تر بودن آن نسبت به دیگر روش های TVD به خاطر عدم نیاز به ماتریس ژاکوبین و تجزیه مشخصه ها، استفاده شده است. در زمینه هیدرولیک بستر متحرک، باید به واکنش قوی بین جریان و رسوب و تغییرات ریختاری بستر رودخانه توجه شود. از اینرو در اینجا معادلات بقا، برای مدل سازی رسوب، به صورت کوپل، که به حل همزمان معادلات آب و رسوب می پردازد، نوشته شده است. برای کنترل جواب ها و صحت یابی مدلسازی، از آزمون های شکست سد در بستر متحرک استفاده شده که نتایج قابل قبولی به همراه داشته است.
    کلیدواژگان: مک کورمک، بستر متحرک، رسوب، شکست سد، Component، wise TVD
  • آرش حسین زاده، مهدی نوبری نسب، وحید لطفی، عباس سروش صفحه 351
    در طراحی سدهای بتنی قوسی اغلب از تحلیل الاستیک استفاده می شود. اما در بیشتر مواقع نتایج توزیع تنش این تحلیل ها، حداقل به صورت موضعی دور از واقعیت است. برای رفع این مشکل می توان از روش های مختلفی استفاده کرد. یکی از این روش ها که در ژئوتکنیک مقبول است، استفاده از مدل های الاستوپلاستیک برای سنگ پی و تکیه گاه ها است. در این مقاله با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS، تاثیر استفاده از مدل الاستوپلاستیک مور-کولمب در سنگ پی بر تنش ها و تغییرشکل های بدنه و پی سدهای بتنی قوسی بررسی می شود. بدین منظور تنش ها و تغییرشکل ها در دو حالت پی الاستیک و الاستوپلاستیک با یکدیگر مقایسه شده و همچنین مطالعه پارامتریک نیز روی متغیرهای الاستوپلاستیک نظیر زاویه اتساع، زاویه اصطکاک و چسبندگی انجام شده است. برای واقع بینانه تر شدن نتایج این تحقیق، از سد بتنی دوقوسی کارون 3 به عنوان مطالعه موردی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: تکیه گاه سد، سد بتنی قوسی، سد کارون3، اجزای محدود، مدل مورکولمب
  • محمد رضایی پژند، احسان محتشمی صفحه 365
    شکم دادگی عضو های سازه یا انحنای نخستین یکی از رایج ترین نقص ها در فرآیند ساخت و نصب سازه ها است. شیوه ی پیشنهادی این مقاله، شکم دادگی را به طور صریح الگوسازی می کند و اثر آن را در ماتریس سختی جزء وارد می سازد. ماتریس سختی مماسی ناکشسان جزء تیر- ستون دارای انحنای نخستین، زیر اثر نیروی محوری، لنگرهای گرهی و بار گسترده ی میانی حساب می شود. بر پایه ی این ماتریس، تحلیل پیشرفته ی قاب های فولادی دو بعدی انجام می پذیرد. در این روش، می توان هر عضو را تنها با یک جزء الگوسازی کرد و برای عضوهای فشاری و کششی، رابطه ای یکسان را به کار برد. نمودار بار- تغییرمکان فن پیشنهادی با تحلیل های دقیق ناحیه ی خمیری مقایسه می شود و در بیشتر نمونه های عددی، هم خوانی خوبی وجود دارد. نتیجه ها نشان می دهند که جزء پیشنهادی، مسیر ایستایی را به گونه ای مناسبی می پیماید و به خوبی ظرفیت باربری ناکشسان مرتبه ی دوم قاب های فولادی را برآورد می کند.
    کلیدواژگان: قاب های فولادی دو بعدی، مفصل خمیری، نقص انحنای نخستین(نقص شکم دادگی عضو)، تحلیل پیشرفته، بار گسترده میانی
  • سید مهدی زهرایی، یاسر ماهروزاده صفحه 379
    روش های کنترل غیرفعال با کاهش نیاز لرزه ای و افزایش شکل پذیری، میزان آسیب پذیری سازه ها را در برابر زلزله کاهش می دهند. یکی از موثر ترین و در عین حال ساده ترین روش های کنترل غیر فعال استفاده از تیر پیوند قائم می باشد که به عنوان یک عضو فرعی و فیوز شکل پذیر در سازه عمل می نماید. تیر پیوند قائم به صورت قائم بین گره دو مهار بند شورون و بال تیر کف نصب می شود و با جاری شدن برشی جان آن، انرژی زلزله مستهلک شده و سایر عناصر سازه الاستیک باقی می مانند. در این مقاله تاثیر استفاده از این سیستم در افزایش شکل پذیری و استهلاک انرژی اعمال شده به سازه به صورت آزمایشگاهی و با استفاده از پروفیل های موجود در کشور بررسی می گردد. برای این منظور، پنج نمونه تیر پیوند قائم مورد آزمایش قرار گرفتند. در این نمونه ها، زاویه تغییرشکل برشی تیر پیوند پیش از گسیختگی به 128/0 تا 156/0 رسید. شکل پذیری مناسبی برای قاب ها با متوسط نسبت میرایی معادل بین 7/26 تا 6/30 درصد و ضریب رفتار قابها حدود 15/7 تا 65/10 به دست آمد. با استفاده از این قطعات که تقریبا به تنهایی تمام انرژی وارد شده به سازه را مستهلک نمودند، مشخص شد فرض الاستیک باقی ماندن تیر، ستون و مهاربند کاملا صحیح می باشد. بنابر این با توجه به اینکه پس از زلزله تمام اعضا ارتجاعی باقی می مانند، می توان تنها با تعویض قطعه تیر پیوند قائم دوباره از سازه استفاده نمود که کاملا نشان دهنده به صرفه بودن استفاده از این قطعات برای طراحی لرزه ای ساختمان های فولادی جدید و بهسازی ساختمانهای موجود در برابر زلزله می باشد.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، شکل پذیری، عملکرد لرزه ای، بررسی آزمایشگاهی، ساختمان فولادی، تیر پیوند قائم
  • رضا عطارنژاد، زهرا پاچناری صفحه 395
    روش اجزای محدود سیستم های با درجات آزادی نامحدود را به مدلی با تعداد درجات آزادی محدود که رفتار فیزیکی مشابهی دارند، تبدیل می کند. روش های تغییر مبنا این تعداد درجه آزادی را به تعداد محدودتری در مختصات جدید تبدیل می کند. یکی از روش های تغییر مبنا با استفاده از بردارهای ریتز-ویلسون حاصل می شود که به دلیل ساده تر بودن استخراج و وابستگی به بار دینامیکی در بسیاری موارد بر روش مرسوم تغییر مبنا یا استفاده از بردارهای ویژه برتری دارد. همچنین از معایب بردارهای ویژه می توان به هزینه بالای محاسباتی در سیستم های بزرگ و در نظر نگرفتن عامل بارگذاری اشاره کرد. تعداد کم بردارهای ریتز لازم در مقایسه با بردارهای ویژه و در نظر گرفتن توزیع مکانی بارگذاری خارجی و محتوای فرکانسی غالب بارگذاری، پژوهشگران را به طرف استفاده از بردارهای ریتز سوق داده است. روش های تغییر مبنا در مسایل غیرخطی به دلیل تغییرات پیاپی ماتریس های سیسستم اغلب کارایی زیادی ندارند. روش زیرفضای یک بعدی تعمیم یافته راه حل مناسبی برای تحلیل مسایل غیرخطی هندسی دینامیکی با تکنیک ریتز-ویلسون ارایه می کند. در این مقاله روش زیر فضای یک بعدی تعمیم یافته در ترکیب آن با تکنیک مود- شتاب برای تحلیل مسایل دینامیکی غیرخطی به کار گرفته شده است. با تکیه بر مؤلفه خطای داخلی و روش زیر فضای یک بعدی تعمیم یافته معیاری اصلاحی با استفاده از تکنیک مود-شتاب برای به هنگام کردن بردارهای پایه مورد نیاز در تغییرات سختی در آنالیز دینامیکی غیرخطی پیشنهاد شده است. نتایج نشان دهنده دقت و سرعت مناسب روش اصلاح شده است
    کلیدواژگان: آنالیز عددی، روش ریتز اصلاح شده، روش اجزای محدود، تحلیل دینامیکی غیرخطی، کاهش ابعاد فضا
  • علیرضا فریور، علی اصغر میرقاسمی، رضا مهین روستا صفحه 407
    سد تبارک آباد، یک سد خاکی با هسته رسی می باشد که دارای 74 متر ارتفاع از روی پی سنگی است. این سد با تاجی به طول 193.5 متر، روی رودخانه تبارک آباد در شمال شرقی ایران قرار گرفته است. عملیات ساخت سد از بهمن ماه سال 1381 آغاز شده و در مهر ماه سال 1383 به اتمام رسیده است. این سد ابزاربندی خوبی شده است تا اطلاعات مورد نیاز برای رفتارنگاری آن را در اختیار قرار دهد. در این مقاله سیستم ابزاربندی نصب شده در بدنه سد به همراه تحلیل های برگشتی انجام شده برای رفتارنگاری آن، شامل فشار آب حفره ای، فشار خاک و تغییر شکل ها ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تبارک آباد، سد خاکی، هسته رسی تحلیل برگشتی، رفتار نگاری
  • مهدی قاسمیه، ایمان شمیم صفحه 413
    در این مقاله رفتار یکی از اشکال اتصال خمشی با صفحه انتهایی بلند با چهار پیچ و بدون سخت کننده، به روش اجزاء محدود تحت اثر بار محوری، ارزیابی و بررسی شده است. در مدل اجزاء محدود تمامی اثرات غیر خطی شامل رفتار مصالح و هندسه در نظر گرفته شده است. به این منظور مطالعه روی رفتار اتصال تحت ترکیب بارهای ذکر شده (نیروی محوری و لنگر خمشی) صورت گرفته و منحنی های اندرکنش نیروی محوری - لنگر خمشی ترسیم گردید. ملاحظه گردید که وجود نیروی محوری با میزان کم هم (نسبت به نیروی تسلیم مقطع تیر)، می تواند موجب تغییر در مود گسیختگی اتصال و در نتیجه تغییر در ظرفیت خمشی پیش بینی شده اتصال شود. همچنین ملاحظه گردید که شکل عمومی نمودار اندرکنش نیروی محوری - لنگر خمشی تابع ابعادبندی اتصال نمی باشد.
    کلیدواژگان: بارگذاری محوری، مود گسیختگی، صفحه انتهایی بلند، اجزاء محدود غیرخطی، اتصالات خمشی
  • غلامرضا قدرتی امیری، شهروز عمیدی صفحه 425
    در سالیان اخیر محققان گام های مؤثری در بهسازی لرزه ای سازه ها برداشته اند و دیدگاه آنان از تامین مقاومت، متوجه عملکرد سازه ها شده است. روش تحلیل استاتیکی غیرخطی (بارافزون) یکی از روش های نوین مورد استفاده در دستورالعمل بهسازی و FEMA356 است. نتیجه این تحلیل تغییر مکان هدفی است که مبنای تعیین عملکرد سازه قرار می گیرد. تشخیص هر چه دقیق تر آن می تواند کارایی تحلیل پوش آور را افزایش دهد. تحلیل دینامیکی غیرخطی (با وجود دقت بسیار بالا) از نظر زمانبری، هزینه بالا و دشواری، به اندازه روش بارافزون کاربرد ندارد. یکی از ضرایبی که در تعیین تغییر مکان هدف در این روش به کار می رود، ضریب کاهش سختی و مقاومت (C2) است که برای اصلاح خطای در نظر نگرفتن اثرات کاهش سختی و کاهش مقاومت چرخه های هیسترزیسی است. در این تحقیق سه قاب بتن مسلح با دیواربرشی (طراحی شده براساس استاندارد 3-2800)، تحت تاثیر شتاب نگاشت های مختلفی قرار می گیرند. با انجام تحلیل بارافزون و مقایسه آن با نتایج تحلیل دینامیکی، مقدار به دست آمده برای C2 با مقادیر پیشنهادی دستورالعمل بهسازی مقایسه می شوند.
    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی غیرخطی، ضریب C2، تحلیل استاتیکی غیرخطی، تغییر مکان هدف، منحنی هیسترزیس، قاب بتن مسلح، دیوار برشی
  • سیروس غلامپور، شاهرخ مالک، محسن غفوری آشتیانی، جواد واثقی امیری صفحه 437
    مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه اتصالات سازه های فضاکار نشان می دهد که نقش میزان سفت شدگی پیچ های اتصالات این سازه ها در رفتار و عملکرد سازه کمتر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در این مقاله اثرات این میزان سفت شدگی را بر صلبیت سازه به طور تجربی مورد مطالعه قرار داده و آزمایش های متعددی روی شبکه های دو لایه فضاکار ساخته شده با سیستم MERO و با ابعاد 10m× 10m انجام شده است. این شبکه ها با میزان سفت شدگی های متفاوت پیچ های اتصال نصب شده و تحت بار متمرکز وارده بر گره میانی بالایی قرار داده شده اند. پاسخ کلی سازه به شکل تغییر مکان گره های زیرین آن ثبت شده است. نتایج آزمایش ها مؤید تاثیر میزان سفت شدگی پیچ ها بر صلبیت سازه بوده اند که در این مقاله ضمن تشریح و تفسیر این تاثیرها، توصیه هایی برای ارتقای کیفی طراحی و اجرای این گونه سازه ها از نظر میزان سفت شدگی پیچ ها در چارچوب روش های طراحی مبتنی بر آزمایش ارائه شده است.
    کلیدواژگان: میزان سفت شدگی پیچ، صلبیت سازه، سیستم اتصالی MERO، سازه فضاکار
  • محمد علی لطف الهی یقین، مهدی کوهدرق صفحه 447
    بسیاری از شکست های سازه ای بسبب گسیختگی مواد تشکیل دهنده رخ می دهند. آغاز این گسیختگی ها با ترک توام بوده که با گسترش خود به عنوان تهدید جدی برای رفتار سازه محسوب می شوند، بر این اساس روش های تشخیص و نمایان سازی ترک موضوع تحقیقات گسترده ای است که تا کنون انجام شده و کماکان ادامه دارد. در این مقاله ابتدا سازه با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود (ANSYS) تحت آنالیز دینامیکی گذرا قرار گرفته و سپس تاریخچه شتاب- زمان، در نقاط مختلف از آن برداشت می شود. در ادامه این سیگنال ها در نرم افزار MATLAB به مؤلفه های Wavelet Packet تجزیه می شود و شاخص نرخ انرژی برای هر کدام محاسبه می شود که آن را با (WPERI)1 نشان می دهند. نتایج بیانگر آنست که این شاخص ها، معیاری حساس و دقیق برای شناسایی ترک می باشد.
    کلیدواژگان: آنالیز دینامیکی، تحلیل سیگنال، تبدیل موجک بسته ای، شناسایی ترک، شاخص نرخ انرژی
  • سمیه نصیری، علی اصغر میرقاسمی صفحه 457
    در تحقیق حاضر، روش محاسبه ظرفیت باربری پی های سطحی به روش المان های مجزای سه بعدی، ارائه شده توسط مجیدی، برای خاک های لایه لایه (غیر همگن) و همین طور در حضور آب زیرزمینی گسترش داده شده و نتایج با روش ها و تحقیقات صورت گرفته در این زمینه مورد مقایسه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر برنامه کامپیوتری نوشته شده قادر است برای حالات مختلف خاک لایه لایه با پارامترهای مقاومت برشی مختلف و همین طور خاک های مختلف دانه ای و یا چسبنده تخمینی از ظرفیت باربری پی سطحی ارائه دهد.
    کلیدواژگان: روش المان های مجزا، ظرفیت باربری پی های سطحی، خاک های لایه لایه
|
  • Page 303
    In this research, materially nonlinear dynamic analysis of concrete arch dam using Concrete Elasto-Plastic models is attempted. At first, common models for nonlinear analysis of massive plain concrete structures are investigated and finally concrete material model of Wiliam–Warnke (five parameters version) for tensional and compression failure is selected. This model is used versus other usual models such as Mohr-Coulomb and Drucker-Prager models for analysis of Morrow Point concrete arch dam under an intensive ground motion of order of 1.0g for the peak ground acceleration. A suitable algorithm for stress integration and conversion of engineering stresses to objective ones is proposed. This stress calculation is particularly desired in large deformations analysis. Fluid-structure interaction is also considered including water compressibility and reservoir bottom absorption. Staggered approach is used for coupled-fluid structure solutions. Although the foundation is considered as rigid. It is demonstrated that usual nonlinear plastic models such as Mohr-Columb and Drucker –Prager models unlike special concrete models are not capable to capture real behavior of such concrete structure. It is suggested that special concrete models such as William–Warnke must be used for the plastic nonlinear analysis of concrete arch dam.
  • Page 317
    A correct estimation of the sediment transport rate and the amount of sedimentation is among the important and effective factors to be considered in the design of ports and coastal structures. Although many research efforts are now conducted on the influencing parameters of the sediment transport to quantify the transport rate, the approximate and relatively simple formulas are still routinely used. CERC and Kamphuis are among the well-known formulas for the calculation of the potential longshore sediment transport (LST) rate. However, the accuracy of predictions of transport rates, based on the applications of these formulas at different locations of the world, has not been similar. In present paper, using a limited number of data related to local waves and characteristics of grain size distributions, the longshore sediment transport rates at some of the southern coastlines of Iran have been calculated and the results have been compared with the actual sediment impoundments at breakwaters and groins. The volumes of sedimentation are derived from the comparisons of hydrographic surveys. Verification of these formulas at southern coasts of the country reveals the higher accuracy of Kamphuis formula in comparison to CERC formula. A relationship was also presented for the calculation of K parameter of CERC formula as a function of the surf similarity parameter.
  • Page 327
    This paper investigates the damage pattern of reinforced concrete beams using flexibility matrices. The flexibility matrices were calculated from experimental modal data which were obtained by performing static and dynamic tests on concrete beam specimens. The variations of flexibility matrices were determined using a proposed method based on the Ritz vectors. This method characterizes the damage areas by a parabolic shaped crack zone in the middle part of the beams. The parabolic zone builds up as the damages develop and reduces after CFRP strengthening. The proposed method based on the Ritz vectors agrees well with the methods that detect the stiffness reduction due to bending cracks. By employing this model, the loss of stiffness along the length of beam specimens was estimated in the mathematical framework.
  • Page 339
    Dam break flood on a mobile bed is simulated using a two dimensional numerical model. The governing equations are solved in the framework of the finite volume method. In order to achieve a second order method both in time and space, the Mac Cormack predictor corrector scheme is used. To overcome the problem of unphysical oscillations the component-wise TVD technique is implemented which is a simple TVD method because it is not necessary to use the Jacobian matrix and its eigenvalues. In the study of mobile bed hydraulics it is necessary to pay due attention to the strong interaction between water and sediment and morphological river changes. Thus the conservation laws are solved in a coupled manner, i.e. the transport equations for water and sediment are solved simultaneously. The model has been verified by its application for different test cases and the results are satisfactory.
  • Page 351
    The design of concrete arch dams is usually based on linear analyses. However, results of such analyses are not (at least locally) realistic. In order to overcome this shortcoming, different approaches may be utilized. One approach is application of elasto–plastic behavior for foundation and abutments materials. This paper studies the effect of application of the Mohr-Coulomb elasto-plastic model for foundation on the stresses and displacements of concrete arch dams. For this purpose, displacements and stress distributions are compared for two different approaches against each other. These two cases are relying on elastic and elasto-plastic modeling of foundation rock medium. Furthermore, a parametric study is subsequently carried out in the nonlinear approach which includes parameters such as cohesion, friction angle and dilation angle. The analyses are carried out by utilizing ABAQUS general purpose finite element program. It should be mentioned that the Karun 3 double curvature concrete arch dam is utilized in the present study.
  • Page 365
    Imperfect elements having initial curvature are usually used in construction and erection of the structures. In this paper, the explicit stiffness matrix for imperfect element is derived. The nonlinear tangent stiffness matrix of the beam-column subjected to the axial force, nodal moments and the lateral uniformly distributed load is calculated. Based on this matrix, advanced analysis of the plane steel frame is performed. Both tensile and compressive axial loads are also taken into account by one formula. By using the proposed stiffness matrix, the load-displacement curve is compared with the accurate plastic region methods, and in the most cases, good agreement is found. Comparing the obtained results with other references shows the accuracy and capabilities of the new formulation in evaluation of the steel frame load capacity having inelastic second-order behavior.
  • Page 379
    Passive control methods, by reducing seismic demand and increasing ductility, can reduce magnitude of seismic damage. One of the most effective passive control methods is vertical shear link or shear panel system (SPS), in which vertical shear link pieces are installed between node of chevron braces and the flange of floor beam. In designing this system, the vertical link beam first yields and dissipates seismic energy, and the remaining elements would stay elastic. Unlike eccentrically braced frames, EBFs, these pieces are not embedded in floor and can be exchanged easily with least effort and less cost after earthquakes.In this paper, five tests were conducted on five specimens of steel braced frames having vertical shear links in different lengths and sections. The results of tests show that the overall performance of these pieces is convincing. In all specimens, shear distortion in vertical shear links varied between 0.128 and 0.156 rad before failure. All specimens had stable hysteretic curves and showed good energy dissipation. Also other structural elements like beams, columns and braces remained elastic. Averages ratios of equivalent viscous damping in specimens varied between 26.7 and 30.6%. In all specimens that had one or more stiffeners (except SPS1 where its weld failed) ductility coefficients reached about 7. Also response modification factors of specimens varied between 7.15 and 10.65 (while 7.15 belonged to SPS1 and response modification factors of other specimens were in range of 8.97 to 10.65 and had more compatibility and less dispersion). Overall, performances of vertical shear links regarding energy dissipation and ductility increase were satisfactory based on experimental results.
  • Page 395
    The usual finite element methods reduce the infinite number of degree of freedom (D.O.F.) of system to a model with a limited number of D.O.F. while capturing the significant physical behavior. Base relation methods reduce number of D.O.F. in new coordinate. One of the base relation methods is gained from Ritz-Wilson vectors which is much better than the conventional base relation methods and eigen value methods in a lot of cases because of simpler and dependence on dynamic load. Also to be costly in large system calculations and to ignore loading parameter can be mentioned as the disadvantages of eigen vectors. Fewer number of required Ritz vectors in comparison with eigen values and considering place distribution of external loading and dominant frequency content of loading has pushed the researchers into applying Ritz vectors. Base alteration methods in nonlinear problems are not usually much applicable due to frequent matrix change of system. Generalized one dimensional subspace method presents an appropriate solution for geometric nonlinearity problems by means of Ritz-Wilson technique. In this article generalized one dimensional subspace method is combined with mode-acceleration technique in order to analyze nonlinear dynamic problems. Based on inside error component and generalized one dimensional subspace method, a modified criterion using mode-acceleration technique in order to update required base vectors for stiffness changes in nonlinear dynamic analysis is proposed. The results indicate that the accuracy and speed of the modified method are appropriate.
  • Page 407
    Tabarak-Abad dam is a clay core, earth-rock fill dam with the height of 74 m above its rocky foundation. The dam with the crest length of 193.5 m is located on the Tabarak-Abad River at north east of IRAN. Construction of the dam began on January 2003 and completed on October 2004. The dam is extensively instrumented to provide data required for monitoring. The paper will describe the instrumentation system installed in the dam body with back analyses and monitoring the water pressure, earth pressure and deformation.
  • Page 413
    In this paper, the influence of the axial force on the bending behavior of the extended end plate moment connection is investigated. First, finite element analysis was done on two different shape connections without considering the axial force. This analysis elucidates that results from finite element model has a very suitable correlation with predicted values obtained from yield line theory to anticipate end plate yielding. These two models include both thick and intermediate end plate behavior and they are designed with strong column, strong beam and weak connection design philosophy. Then the influence of axial force (tension and compression) on bending behavior of the specified connections was analyzed by finite element method. In the cases of tensile axial force loading, the decrease in bending moment was observed and on the other hand in some cases of compressive axial force loading, the no-prognosticated failure mode was clarified. Finally, it revealed that the presence of axial force on the beam, obviously affects the connection response.
  • Page 425
    Recently, scientists developed the seismic rehabilitation of structures and their points of view were changed from strength to the performance of structures. Nonlinear Static Procedure (NSP) or pushover analysis is a new method that is chosen for its speed and simplicity in calculations. “Seismic Rehabilitation Code” & FEMA356 considered this method. Result of this analysis is a target displacement that is the base of the performance of the structures. Exact recognition of this displacement could develop the workability of pushover analysis. Although Nonlinear Dynamic Analysis can exactly apply the seismic ground motions, it consumes time, costs very high and is more difficult than other methods. So it is not applicable as much as NSP. A Coefficient used in NSP for determining the target displacement (C2, Stiffness and Strength Degradations coefficient) is applicable for correcting the errors due to eliminating the stiffness and strength degradations in hysteretic-cycles. In this study, three concrete frames with shear walls have been analyzed by several accelerations. After comparing pushover analysis with dynamic analysis, calculated C2 was comprised with values in rehabilitation codes.
  • Page 437
    A search of the literature reveals that the studies related to the effects of the degree of bolt tightness on the behaviour of the joints and consequently on the response of the space structures are rather limited. The experimental study of the effects of the bolt tightness on the rigidity of the structures of the compression members of the space structures is the objective of the present research. In order to study of the effect of bolt tightness on the rigidity of the space structures, several experiments were carried out on 10 meters by 10 meters MERO type double layer grids. The grids were assembled with different degrees of tightness of the bolts and a concentrated load was applied at the central node of upper layer of the grids and deflections of a number of bottom layer nodes were measured. The studies has indicated that the degree of bolt tightness has a significant effect on the rigidity of the space structures. In this paper, Different aspect of the bolt tightness on the behaviour of space structures has been considered and some recommendations have been presented in the context of the design assisted by testing.
  • Page 447
    Many of the structural fractures are happen as the result of ruptures of the constituent materials. The beginning of these ruptures coincides with the cracks and causes serious threats to the structure’s behavior. Therefore, many studies have been carried out on methods of identification and indication of the cracks. In this article, at first the dynamic transient analysis is performed with finite element software (ANSYS) on the structure. Then acceleration time history have been decomposed to the component of wavelet packet using software (MATLAB), then the energy rate index are calculated for each of signals, which illustrated with WPERI. The results show that these Indexes are sensitive and exact indicators for identification of crack.
  • Page 457
    Distinct target of this paper is development of 'Implicit Discrete Element Method (DEM)' in three dimensions for estimating the ultimate bearing capacity of shallow foundations on layered (non-homogeneous) soils consisting of sand overlying sand or clay overlying sand and vice versa with different shear resisting parameters. In this method, shear resisting parameters and density of each layer is used separately for that layer and involves in calculating internal and external forces. Comparisons are made with classical methods where ever applicable.