فهرست مطالب

Civil Engineering Infrastructures Journal - Volume:45 Issue: 4, 2012

Civil Engineering Infrastructures Journal
Volume:45 Issue: 4, 2012

  • تاریخ انتشار: 1390/12/07
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمد آبادی مرند، عباس قلندرزاده، مجید مرادی صفحه 391
    روانگرایی بوجودآمده توسط زلزله، یکی از عوامل عمده ی تخریب سازه های بناشده بر روی ماسه ها است. در طول زلزله ساختار زمین و خاک، در معرض لرزش های بسیار نامنظم قرار می گیرد. بزرگای تنش برشی اعمال شده بر المان خاک، تصادفی و متغیر است. به منظور ارزیابی اثر این نامنظمی، چندین روش میانگین گیری به کار گرفته می شود تا به وسیله آن ها یک تاریخچه ی زمانی پیچیده ی تنش به تعدادی سیکل تنش هارمونیک با دامنه ی ثابت تبدیل شود. علت این معادل سازی، ساد ه گی انجام آزمایش با روش بارگذاری معادل هارمونیک است و در اغلب تست های آزمایشگاهی از روش بارگذاری معادل استفاده می شود. در تحقیق حاضر، رفتار ماسه در اثر بارگذاری غیرمنظم و تصادفی، مورد بررسی واقع شده است. با ساخت یک دستگاه سه محوری سیکلی می توانیم هرگونه الگوی تنش انحرافی را بر نمونه ی خاک وارد کنیم. در این تحقیق از رکوردهای زلزله کوجاالی، بر روی نمونه هایی از ماسه ی فیروزکوه شماره ی 161، اعمال گردیده است. نهایتا ضریب کاهش تنش، به منظور تبدیل بارگذاری نامنظم و تصادفی زلزله، به بارگذاری هارمونیک، در آزمون های آزمایشگاهی ارائه شده و با مقادیر توصیه شده در آیین نامه های موجود مقایسه گردیده است.
    کلیدواژگان: بارگذاری نامنظم و تصادفی زلزله، روانگرایی، تاریخچه ی زمانی، بارگذاری هارمونیک، فشار آب حفره ای باقی مانده، تغییر جهت در تنش انحرافی
  • مسعود پلاسی، محمدحسین آرش صفحه 401
    تونل انتقال آب گاوشان به طول 20/20 کیلومتر در 38 کیلومتری جنوب شهرستان سنندج و در مجاورت جاده اصلی سنندج- کرمانشاه واقع شده است. مسیر تونل از لحاظ زمین شناسی از تنوع بالایی برخوردار است به طوری که در برگیرنده توده سنگهای با کیفیت مهندسی بالا تا توده سنگ های با کیفیت ضعیف می باشد. وضعیت حفاری تونل در هر یک از محدوده های زمین شناسی متفاوت بوده و از روش های حفاری مکانیزه تا روش های سنتی حفاری دستی را در بر می گیرد. از میان ابزار بکار رفته در تحلیل پایداری فضاهای زیر زمینی، همگرایی سنج ها به دلیل ویژگی های خاص کاربردی و هم چنین سهولت کاربرد و ارزانی، استفاده بیشتری دارند. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات موجود و نتایج به دست آمده از مترهمگرایی سنجی و آنالیز ریاضی، نسبت تنش در محیط از آنالیز برگشتی محاسبه شده است.
    کلیدواژگان: ابزار دقیق، تونل گاوشان، رفتارنگاری، همگرائی
  • محمود حسنلوراد، حسین صالح زاده، حبیب شاه نظری صفحه 411
    در این مقاله رفتار حجمی چهار ماسه کربناته با خصوصیات فیزیکی مختلف در آزمایش های سه محوری همسان تحکیم یافته زهکشی شده مورد بررسی قرار می گیرد. تنوع اشکال دانه های صفحه ای، سوزنی، زاویه دار و نیمه زاویه دار متخلخل و غیره و اثر متقابل اتساع و انقباض ناشی از خردشدگی دانه ها باعث پیچیده شدن رفتار حجمی در این خاکها در حین بارگذاری می شود. نتایج آزمایشها برروی ماسه های کربناته مختلف نشان می دهد که تا کرنشهای محوری 20%، حالت بحرانی واقعی وجود ندارد و تغییر شکل تحت حجم ثابت مشاهده شده در واقع تعادل بین اتساع و انقباض ناشی از خردشدگی دانه ها بوده و یک حالت ظاهری و گذرا می باشد. با توجه به مقادیر نسبی این دو کمیت، محل حالت بحرانی ظاهری متغیر بوده و به شکل منحنی است و تابع نسبت منافذ اولیه، مقدار اتساع، مقدار شکستگی دانه ها و اندازه تنش های همه جانبه است.
    کلیدواژگان: خردشوندگی، اتساع، حالت بحرانی، ماسه های کربناته
  • مهدی حیدری وند رضا قلی قشلاقی، ایرج محمودزاده کنی صفحه 417
    در این تحقیق با توجه به اهمیت کاهش مصرف انرژی و تاثیر بسیار زیاد آن در جامعه کنونی، بهینه سازی تیر تیپ پل های بتن پیش تنیده با مقطع T شکل و جعبه ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک مورد توجه قرار گرفته است و با معرفی تابع هدف بر حسب هزینه طرح و توجه به وزن و ابعاد مقطع (به ویژه ارتفاع) با محاسبه دقیق عوامل مهم طراحی به ویژه محاسبه دقیق افت نیرو در تاندون های پیش تنیدگی با استفاده از روابط جدید اثبات شده و در نظر گرفتن متغیرهای تاثیرگذار در طراحی بهینه سازی تیرهای بتن پیش تنیده صورت گرفته است. با در نظر گرفتن این افت ها روابط تحلیلی دقیق برای به دست آوردن نیروهای داخلی و طراحی حاصل می گردد، و باعث افزایش دقت کار و کسب نتایج دقیق تحلیل به علت کاهش انجام محاسبات عددی می شود. و سرانجام به بررسی نتایج حاصله، برای مقاطع T شکل و جعبه ای پرداخته شده است، و ارجحیت مقطع T شکل نسبت به مقطع جعبه ای با ارائه ی حد دهانه ای، از لحاظ هزینه، وزن و ارتفاع مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: طراحی بهینه، پیچش، پل، بار متحرک، الگوریتم ژنتیک، تیر بتن پیش تنیده
  • سید مهدی زهرایی، مجید صادق آذر، رضا زینالی صفحه 429
    امروزه به منظور کنترل ارتعاشات سازه ای در برابر نیروهای زلزله، از سیستم های مستهلک کننده انرژی استفاده می شود تا ضمن تمرکز تغییرشکل های غیرارتجاعی به هنگام زلزله در این سیستم ها، امر ترمیم و بهسازی سازه ها نیز سهولت یابد. در این مقاله تاثیر کاربرد سه روش کنترل غیرفعال به کمک میراگر ویسکوالاستیک، میراگر جرمی تنظیم شده و جداسازی در کاهش پاسخ لرزه ای سازه ها مانند تغییرمکان، برش پایه و شتاب ایجاد شده در سازه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور 6 نمونه قاب ساختمانی خمشی با ارتفاع های مختلف از 5 تا 30 طبقه توسط نرم افزارهای اجزای محدود غیرخطی دینامیکی مدل شدند. برای مطالعه رفتار عددی قاب ها در حالات مختلف، مقاطع متعارف برای سازه های نمونه در نظر گرفته شد. سپس سازه ها با استفاده از شتابنگاشت زلزله السنترو تحلیل تاریخچه زمانی شده و نتایج بدست آمده برای قاب ها بررسی شدند. بر اساس نتایج این مقاله، به کمک جداسازی لرزهای نیروی برشی، تغییرمکان و شتاب طبقات سازه کاهش چشمگیر یافتند در حالیکه دو روش دیگر باعث افزایش حداکثر شتاب شدند. اضافه کردن میراگر ویسکوالاستیک در سازه به علت افزایش سختی سازه باعث افزایش برش پایه در قا بها گردید ولی افزودن میراگر جرمی تاثیر چندانی در این رابطه نداشت.
    کلیدواژگان: تحلیل غیرخطی دینامیکی، _ میراگر جرمی تنظیم شده، جداسازی لرزه ای، میراگر ویسکوالاستیک، کنترل سازه
  • ابوالفضل شمسایی، بهروز محمودی، مهدی سرلک، حمیدرضا وثوقی فر صفحه 437
    صنعت ساختمان یکی از پرمصرف ترین بخش های کشورهای توسعه یافته و درحال توسعه در مصرف انرژی می باشد. درصد قابل توجهی از مصرف انرژی در این بخش صرف سیستم های سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع می شود. لذا بررسی سیستم های تهویه طبیعی به منظور بالا بردن بازدهی و عملکرد آنها از اهمیت بیشتری برخوردار شده است.در این مقاله، جریان هوا در دودکش خورشیدی به عنوان یک سیستم جدید تهویه طبیعی و سیستم ترکیبی آن با بادگیر از طریق دینامیک سیالات محاسباتی و روش حجم محدود بررسی شده است. بدین منظور و برای شبیه سازی آشفتگی جریان در این سیستم ها، مدل های مختلف آشفتگی از طریق یک آزمون آماری معتبر مقایسه و در نهایت مدلk-eRNG به عنوان بهترین گزینه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین اثر افزایش ارتفاع، عرض دهانه و افزایش گرادیان حرارتی دیواره ها بر میزان بهبود کارآیی دودکش خورشیدی از طریق محاسبه پارامترهای نرخ جرمی جریان و میانگین سرعت مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: دودکش خورشیدی، _ مدل های آشفتگی، روش حجم محدود، مکانیک سیالات محاسباتی
  • زهرا صنیعی نیا، مهدی قاسمیه صفحه 443
    یکی از مشکلات مهاربندهای هم مرکز در مناطق لرزه ای وقوع کمانش در هنگام اعمال بار فشاری است که این مساله باعث می شود مهاربند قبل از رسیدن به حد تسلیم ناپایدار شود. پر کردن قوطی های فولادی با بتن یک راه حل مناسب برای این مساله است. استفاده از مهاربن دهای مرکب، ظرفیت فشاری و کششی مقطع را افزایش داده، و حتی بعد از چندین حلقه رفت و برگشتی و وارد شدن به مرحله غیر الاستیک رفتارهیسترزیس مهاربند را بهبود می بخشد. زیرا که مد های کمانشی را تغییر داده و بدین صورت کمان شهای موضعی را به تاخیر انداخته و شکل پذیری مقطع را افزایش می دهد. این تحقیق به مطالعه بر روی روش های مختلف در بهبود مهاربن دهای مرکب پرداخته و پارامت رهای مختلفی از جمله نسبت عرض به ضخامت، نسبت لاغری، نوع بتن و فولاد مصرفی را مورد بررسی قرار می دهد. نتایج تحلیل نشان می دهد که اثر پرکنندگی بر روی رفتار این نوع مهاربن دهای مرکب بستگی به نسبت عرض به ضخامت و همچنین نسبت لاغری موثر دارد، بطوریکه در نسبت عرض به ضخامت کوچکتر، بهبود در رفتار مهاربند دیده می شود. همچنین در تراز شکل پذیری پایین، پرکنندگی قطعات فولاد و بتن در بهبود و ظرفیت بعد از کمانش نمون ه ها تاثیر چشمگیری ندارد. در ادامه مقایسه عددی بین روش های طراحی ارائه شده در آیین نامه های معتبر بین المللی برای مهاربند های مرکب صورت گرفته است بطوریکه آیین نامه ژاپن با در نظر گرفتن اثرات کمانش موضعی و پدیده ترک خوردگی بتن و میزان مشارکت آن در باربری، مقطع بزرگتری را پیشنهاد نمود که در نتیجه میزان جذب انرژی آن بمراتب بیشتر است.
    کلیدواژگان: شکل پذیری، مهاربند مرکب، رفتار هیسترزیس، ظرفیت بعد از کمانش
  • بهمن غیاثی، مسعود سلطانی محمدی، عباسعلی تسنیمی صفحه 455
    یکی از روش های متداول تقویت لرزهای ساختمان های بنایی در کشور ما استفاده از پوشش بتن مسلح میباشد. در این روش شبکه میلگردهای قائم و افقی روی دیوار آجری اجرا شده و سپس با پوشش بتنی پوشیده میشود. در این مقاله مشخصات ارتجاعی دیوار تقویت شده با پوشش بتن مسلح و نیز دیوار تقویت نشده، که در امر ارزیابی آسیب پذیری با روش های خطی مورد استفاده میباشد، از روی خواص ارتجاعی اجزای آن با استفاده از روش همگنسازی پیشنهادی محاسبه شده است که در ارزیابی لرزهای به روش خطی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. همچنین روابط ساده شده محاسبه پارامترهای ارتجاعی دیوار تقویت نشده و دیوار تقویت شده ارائه شده است. دقت روش همگنسازی پیشنهادی نیز با روش های مورد استفاده دیگر محققین مقایسه شده است. از محاسن روش پیشنهادی میتوان به سادگی آن و نیز ارائه یک حل بسته اشاره نمود.
    کلیدواژگان: ساختمان آجری، مقاوم سازی، پارامترهای ارتجاعی، همگن سازی
  • مهدی قاسمیه، امیر کاری صفحه 467
    آلیاژهای حافظه دار شکلی قادر به تحمل کرنش های بزرگ تا حدود هشت درصد بدون ایجاد کرنش پسماند هستند. لذا استفاده از این مواد در بادبندها به دلیل قابلیت برگردانندگی آنها موجب می شود که سازه تحت بار زلزله دچار تغییر شکل های ماندگار نشود. همچنین بادبندهای مقید شده در برابر کمانش به دلیل عدم کمانش، باعث شکل پذیری و پایداری بیشتر سازه می گردند. در این مقاله، رفتار لرزه ای سازه های مهاربندی از نوع آلیاژهای حافظه دار شکلی و مهاربندهای مقید شده در برابر کمانش بررسی شده است. نشان داده شده است که در سازه های نسبتا کوتاه، ارجحیت استفاده از هر یک از این دو سیستم نسبت به دیگری، بستگی به شدت تحریکات زمین دارد. همچنین بر خلاف سازه های کوتاه، در سازه های متوسط استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی مزیتی ندارد و استفاده از بادبندهای مقید شده در برابر کمانش ارجحیت دارد.
    کلیدواژگان: قابلیت برگردانندگی، بادبندهای مقید شده در برابر کمانش، آلیاژهای حافظه دار شکلی
  • غلامرضا قدرتی امیری، علی خیرالدین، علی کارگران صفحه 479
    ملاحظات معماری از قبیل قرارگیری پیلوت و واحدهای تجاری در همکف و جلوگیری از تجمع ورودی های مختلف در مجتمع های آپارتمانی، سازه های دوبلکسی را پدید می آورد که در آنها کف های طبقات با اختلاف ترازی نسبت به هم در دو یا چند تراز ارتفاعی مختلف ایجاد می شوند. در سازه های دوبلکسی عمده مشکلات ناشی از عدم پیوستگی دیافراگم کف می باشد که باعث تغییرات چشم گیری دردوره تناوب، سختی و پخش نیروی زلزله می گردد. در این مقاله با آنالیز دینامیکی غیرخطی به کمک نرم افزار IDARC به بررسی موقعیت مکانی و زمانی وقوع اولین ترک و مفصل پلاستیک، طول زمان وقوع اولین ها، زمان و مکان وقوع مفصل پلاستیک در ستون های کوتاه، شاخص خسارت طبقات و شاخص خسارت کل در سه سازه دوبلکسی 4، 8 و 10 طبقه تحت دو نگاشت زلزله طبس و السنترو در PGA های g3/0، g5/0 و g7/0 پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که در هر دو زلزله، طبقات بالائی همه سازه ها درg 3/0 دارای بیشترین خسارت می باشند. در زلزله طبس، در سازه 8 طبقه در g7/0، شاخص کل خسارت سازه نسبت به سازه های 4 و 10 طبقه بیشتر است ولی در زلزله السنترو، علاوه بر g7/0، درg5/0 نیز این امر صادق است. همچنین تحت هر دو زلزله ترک و مفصل تیرها، در تیرهای متصل به ستون فصل مشترک دو قسمت سازه که دارای اختلاف ارتفاع می باشند، ایجاد می شود و در سازه های 4 و 8 طبقه بیشترین خرابی تیرها و ستون ها در قسمت کوتاه تر قاب که دارای ارتفاع کمتر می باشد و در سازه 10 طبقه در قسمت بلندتر قاب رخ می دهند و...
    کلیدواژگان: آسیب پذیری لرزه ای، دینامیکی غیرخطی، سازه دوبلکسی، بتن آرمه، مفصل پلاستیک، الگوی ترک، ستون کوتاه
  • احمد کریمی نیا، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری صفحه 487
    الگوی جریان حول پایه پل و اثرات ثانویه آن به عنوان یکی از مسائل مورد علاقه محققین هیدرولیک میباشد. با توجه به اینکه امروزه روش های عددی تحلیل جریان سیال به عنوان گامی نوین در کنار روش رایج مدل سازی فیزیکی مطرح و با پیشرفت علوم رایانه ای در حال گسترش می باشد، در این مقاله به بحث شبیه سازی عددی سه بعدی الگوی جریان حول پایه پل پرداخته شده و نتایج تاثیر پایه پل در تولید فرا آب، مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی های عددی توسط نرم افزار فلوئنت (نسخه 6) صورت گرفت و برای مدل کردن تغییرات پروفیل سطح آزاد و شبیه سازی عددی پدیده فرا آب از روش کسر حجمی سیال استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کسر حجمی سیال((VOF، فرا آب، فلوئنت، شبیه سازی عددی
  • محسن کمالیان، کامبیز بهنیا، محمدرضا لطفی زاده، ابوالفضل رستگار صفحه 495
    محققین پیشین ضرائب ظرفیت باربری لرزه ای پی نواری را عمدتا با این فرض متعارف برآورد کردند که نه تنها نیروی حجمی و نیز سربار وارده بر سطح آزاد مجاور پی، بلکه حتی فشار تماس زیر پی، با راستای قائم زاویه ای یکنواخت و متناسب با ضریب افقی شتاب زلزله می سازند. براستی اگر در قاب های خمشی دارای چند دهانه، از بادبند، تکیه گاه غلطکی یا برخی عوامل دیگر در مکانیسم باربری افقی سازه استفاده شود و لذا شیب بارهای لرزه ای وارده بر کف پی ها متفاوت باشد، ظرفیت باربری لرزه ای پی ها چگونه تغییر خواهد یافت؟ مقاله ی حاضر بر آن است تا به این سوال پاسخ دهد. برای این منظور ضرائب ظرفیت باربری لرزه ای پی نواری با بکارگیری روش خطوط مشخصه برآورد و اثر شیب بار کف پی مورد توجه قرار گرفته است. نشان داده شده است که هر قدر شیب بار کف پی کمتر باشد، ظرفیت باربری قائم پی فزون تر خواهد شد. همچنین این یافته ی محققین پیشین مورد تاکید قرار گرفته است که اثر زلزله بر هر یک از نیروی حجمی خاک و سربار، همانند اثر آن بر شیب بار کف پی، بیش از آن است که نادیده گرفته شود.
    کلیدواژگان: ظرفیت باربری لرزه ای، شیب بار، _ زلزله، پی نواری، خطوط مشخصه
|
  • Page 391
    Liquefaction triggered by earthquakes is a source of damage to structures resting on loose to medium sandy soils. During earthquakes soil structures and the ground are subjected to vibratory excitations which are to a high degree erratic and extremely irregular. The magnitude of shear stress that is applied to a soil element in a real earthquake will, therefore, vary at random from one second to another. In order to evaluate the effect of such randomness, averaging procedures have been employed. In this averaging method a complex stress time history can be converted to an equivalent number of constant harmonic stress cycles. The equivalent load pattern thus determined has been considered as a representative load. This concept tends itself considerably to the simplification of the laboratory method. The soil selected for this thesis is known as Firouzkouh Sand No. 161, that exerted by load pattern that recorded in Kojaeli earthquake in 1999. Finally by using the stress averaging method, the reduction coefficient of stress is proposed and compared to those of existing studies and codes.
  • Page 401
    In this paper, using the data obtained from the measurement of convergence of Gavoshan Tunnel and its access galleries, the ratio of horizontal to vertical in-situ stresses have been estimated from back calculations. This tunnel with a length of about 20.2km is located in the west of Iran, and in the vicinity of the main road of Sanandaj to Kermanshah. This tunnel has been excavated from inlet and outlet and from eight faces created by four access tunnels including Haltooshan, Tavankesh, Sabenav and Kachaleh galleries. Several instruments have been used for monitoring the behavior of the tunnel including tape extensometers, rod extensometers, total pressure cells, piezometers and load cells. The convergence of the tunnel has been measured using tape extensometers in several stations in the main tunnel and the access galleries. For the numerical modeling, the computer software Plaxis with computational modeling of jointed rock (JR) and triangular elements of 6 nodes in plane strain has been used. Considering that Gavoshan Tunnel is located in the zone of Sannadaj-Sirjan fault, assessment of the ratio of horizontal to vertical stress is important. Therefore a back analysis to calculate K value has been carried out. The results obtained from convergence measurements are analyzed for the different stations and are combined with the numerical analyses to evaluate the coefficient of lateral pressures. It is concluded that in the outlet region of the tunnel, Sarbenav, Haltooshan and Tavankesh access galleries, the ratio of horizontal to vertical in-situ stress exceeds one and in the inlet region of the tunnel, this ratio is less than one.
  • Page 411
    In this paper the volumetric behavior of four carbonate sands having different physical properties and crushable grains are investigated using isotropically consolidated-drained triaxial tests. Three sands were obtained from the north shores of the Persian Gulf, south of Iran, called Hormoz, Kish and Tonbak sands, and one was obtained from the south beaches of England and called Rock beach sand. The studied sands have different particle size distribution, shapes and physical properties. Shapes of the grains in these soils are as platy, needle, bulky, angular, subangular and porous, in which show the different sources and deposition environments of them. Tests results conducted on the studied carbonate sands show that different properties of them result in different particle breakage ratio during loading, so that it increases with confining pressure, axial strain, slenderness and area to thickness ratio of the soil grains. Volumetric response of these soils is complex due to interaction of dilation and contraction resulted from particle breakage during shear loading. Therefore, regarding the unknown values of void ratios changes from dilation and particle breakage, the critical state concept become complex. In fact, there is not a real critical state in these soils at least up to axial strain of %20. It is also impossible to reach the critical sate concept using the common triaxial tests apparatus considering of its axial strain limitation. The randomly observed deformation under constant volume is apparent and not real. Such a situation is the volumetric balance between dilation and contraction due to particle breakage. Considering the relative values of these two parameters, the location of the apparently critical state is variable and curve shape, and it is depend on the initial void ratio, dilation, particle breakage and confining pressure. It is expected that the dilation ends up fast, however, particle breakage occurs as the shear strains are applied.
  • Page 417
    Pre-stressed concrete beams are frequently used in structures such as bridges etc. The theory for analysis and design of these structures has been developed in recent decades. Furthermore; optimization in design has recently been considered with the aim of energy conservation. Optimization of pre-stressed concrete beams (OPCB) with box and T shapes is presented in this paper. For this purpose Genetic Algorithm Optimization method is used in which design properties such as cost, weight and section characteristics are included in the objective function. Furthermore; the cost objective function represented by the overall cost of the OPCB in terms of concrete, pre-stressing steel, mild steel, formwork and construction pre-stressing and placing of concrete is minimized subjected to 14 reliability constraints and 4 geometrical constraints. The design variables consist of three or five dimensions relative to section shape (T and box shapes respectively), two items that represent the percentage and amount of pre-stressing and three or seven items for tendon profile related to number of spans. Analysis is performed using a computer program with an automated design optimization package in which new exact equations are developed to calculate pre-stressing force losses analytically. Using this program, the design of an optimized pre-stressed concrete beam can be carried out according to the provisions specified by the British Standard (BS8110 and BS5400).
  • Page 429
    For seismic control of structures, energy dissipation systems are basically used to facilitate repair and seismic retrofit as well as limiting inelastic behavior in specific ductile devices designed accordingly. The main advantage of using passive control is to switch from earthquake resisting structural design to seismically controllable design of structures. In this paper, influence of using three passive control schemes: Visco Elastic Damper (VED), Tuned Mass Damper (TMD) and base isolation on reduction of seismic structural response like displacement, acceleration and base shear is investigated. The properties of a linear visco-elastic material can be determined by applying a periodic excitation and monitoring the response that involves both an amplification and a phase shift. The frequency of a TMD is tuned to a particular structural frequency so that when that frequency gets excited, the damper will resonate out of phase with the structural motion, thus energy is dissipated by the damper inertia force acting on the structure. The act of isolating an object involves providing an interface between the object and its neighbors which minimizes interaction. Therefore, it is logical to isolate the structure at its base and prevent the ground motion from acting on the structure. For this purpose, 6 moment frames of 5 to 30 stories were modeled using nonlinear finite element software. To study numerical behavior of frames in different cases, typical sections were selected for models subjected to the El Centro earthquake for time-history analysis. Based on the results, using base isolation significantly reduced base shear, story drift and acceleration while the other two methods, although convincingly reduced lateral displacements, generally increased the accelerations. Due to lateral stiffness increase, adding VED increased the frame base shear but TMD showed no major drawback.
  • Page 437
    Building industry is one of the most energy consuming parts of the developed and developing countries. Cooling, heating and ventilating systems devote a great amount of this consumption so studying natural ventilation systems have become more important in order to improve their performance. In this paper, air flow has modeled by a computational fluid dynamic model with finite volume method in solar chimney as a new kind of natural ventilation system and in a combined system with Baadgir. For this reason, different turbulent models have been compared by a valid statistical test in order to find a suitable turbulent model in these systems and at the end a ke-RNG model has been selected. Also the effect of increasing height, span width and thermal gradient of the walls on improvement of solar chimney’s performance have been studied by computing parameters like mass flow rate and mean velocity.
  • Page 443
    In seismic regions, steel tubular bracing members have widely been used in steel structures. Although there are some shortages with such systems, due to their economical advantages, they are being used in many structures. The steel hollow brace members exhibit stable hysteretic behavior up to the point of first local buckling, and subsequently they exhibit significant degradation in strength and ductility. Comparing composite braces with steel braces, the presence of concrete infill has shown to influence the possible mode of failure in the specimens. It is also found that the infill supplies the extra compression resistance of the brace after several load reversals; consequently improves ductility capacity of the system. In this research, using the finite element method, the seismic behavior of the composite bracing system with and/or without the infill is simulated. Analytical models with the capability of displaying the cyclic behavior are utilized for concrete filled tubular bracing members. The analysis has been implemented numerically by employing the general purpose finite element software. Overall, it is shown that the difference in improvement gained by concrete infilling was attributed to pertinent variables such as the width to thickness ratio, shape of the section and concrete compressive strength, yield stress of the steel tube and the axial load level on the stiffness, strength and ductility of concrete-filled steel tube braces. In addition, this paper provides information on key response parameters, including tensile and compressive strength and post-buckling capacity, as well as, ductility and energy dissipation capabilities. Particular attention is given to the influence of member slenderness. The analytical findings are compared with the recommendations of a number of international codes of practice; and areas of agreement or discrepancy are highlighted. Finally, special considerations for enhancing the seismic performance goals are discussed.
  • Page 455
    Vulnerability of masonry buildings to seismic activities has been observed during the past earthquakes. A large number of these structures in Iran are residential buildings, hospitals and schools, and their damage ends to massive human being causalities. Therefore, seismic evaluation and strengthening of masonry structures is crucial in seismic regions. Coating the walls with thin reinforced concrete layer(s) is an ordinary technique in retrofitting the masonry buildings in Iran. However, due to the lack of appropriate design guidelines, the rehabilitation procedures are mostly carried out following empirical procedures. Mechanical continuum elastic properties of a masonry wall are needed for modeling it as a continuum media in the elastic range. These properties can be achieved through the homogenization techniques. The homogenization theory for periodic media allows derivation of global behavior of masonry from the behavior of the constitutive materials (brick and mortar). In other words homogenization is the technique of describing the composite behavior of masonry in terms of macro or average stresses and strains. Homogenization techniques can be done in two main directions called experimental homogenization and analytical homogenization. Experimental homogenization needs so many costly tests and the obtained results are limited to the tests conditions. Analytical homogenizations have been used by many authors in different frame works (elastic, plastic, limit states and …) and with a variety of methods like single step homogenization, two-step homogenization and engineering methods and in most cases only in plane behavior in a two dimensional framework is considered. Single-step homogenization needs numerical solution that can be obtained through finite element analysis and it contains a great number of computations, also the results are not in close-form. In this paper the elastic properties of bare and retrofitted masonry walls, which can be used in linear seismic evaluation procedures, are derived from a simple analytical homogenization method. The adopted homogenization method can be used easily in any kind of bond patterns, the solution is in closed-form and the results are in good agreement with the complex homogenization procedures used by other authors. The obtained relations for computing the orthotropic elastic properties of the bare and retrofitted masonry wall are presented. The accuracy of the proposed relations for bare masonry walls are verified by comparing the results with the results obtained with a more complex homogenization method. Moreover, the verification for both bare and retrofitted masonry wall is conducted by comparing the elastic behavior of masonry walls following macro and micro modeling approaches.
  • Page 467
    Shape memory alloys are such materials that are able to undergo large strains of up to 8 percent without leaving residual strains. Therefore, their recentering feature prevents the structure from permanent deformations when it is subjected seismic loadings. Having those key features, it makes shape memory alloy an ideal bracing to be utilized in the steel frame structures. Also, another form of the bracing system being buckling restrained braces provides more ductility and stability for the steel structure when subjected to earthquake loading. In this paper, seismic behavior of structures using shape memory alloy braces and/or buckling restrained braces has been investigated. It has been shown that in relatively short structures, priority of using one bracing system with respect to the other one depends on the intensity of ground motions. Also, in contrary to the short structures, in mid-rise structures utilizing shape memory alloy braces has no benefit; and thus using buckling restrained steel braces is preferred.
  • Page 479
    Civil engineering structures as well as office or apartment building are affected by earthquakes. In some buildings, few or no walls are provided at the first story (pilot). In the structures with difference in story level, major problems is due to discontinuity of floor diaphragm that causes significant changes in period, stiffness and distribution of earthquake force. In this paper, using IDARC software which is nonlinear dynamic analysis program, time history and location of first crack and plastic hinge, time history and location of plastic hinge in short columns, local and global damage index in 4, 8 and 10 story structures with story level difference under the two earthquake records of Elcentro and Tabas with different peak ground accelerations of 0.3g, 0.5g and 0.7g are evaluated. The results show that in both earthquakes, top stories of all structures have the most damage in 0.3g. Global damage index of 8 story structure is more than 4 and 10 story structures in 0.7g of Tabas earthquake, but in Elcentro earthquake some result comes true about 0.5g. In both earthquakes, crack pattern and plastic hinge of beams happen in common part of two structure that have height difference and the damage of beams and columns happen in the frame shorter part of 4 and 8 story structures and in the frame tall part of 10 story structure.
  • Page 487
    Flow pattern around bridge pier and its effects is one of the interest of hydraulic engineers. Since numerical models are progressing as a tool to analyses flow fields, in this paper numerical simulation of flow pattern around bridge pier is studied and its consequent effects on backwater is investigated. Fluent model (version 6) is used and water surface is simulated using volume of fraction (VOF) method. Comparison of numerical and experimental results show good agreement.
  • Page 495
    Assessment of seismic bearing capacity of strip foundations has been the concern of only few researchers in the field of geotechnical earthquake engineering during the last decades. The previous works have mostly assumed that in the presence of a horizontal earthquake acceleration (kh.g) besides the body force due to gravity, the ratio of the shear stresses to the normal stresses along the ground surface is equal to kh and the load inclination beneath the footing with respect to vertical equals to tan-1(kh). But this assumption does not seem to be always correct. For example in the case of multi span frames where only some spans may be braced and the support conditions at the end of the columns may not be uniform, the load inclination beneath some footings may not be equal to tan-1(kh). This paper presents the seismic bearing capacity factors Nγ, Nq and Nc of a rigid strip foundation resting on a horizontal ground surface, when the load inclination beneath the footing is not equal to tan-1(kh). All calculations are executed by the well known stress characteristic method, commonly referred to as the slip-line method. It is assumed that the soil behaves rigid perfectly plastic and obeys the well known Mohr-Coulomb failure criteria under plane strain conditions. It is assumed that the state of the stress everywhere in the neighborhood of the foundation is at failure. It is also assumed that everywhere along the surface of the foundation, the ratio of the shear to the normal stress is equal to the horizontal earthquake acceleration coefficient (kh). The Nγ parameter was calculated based on the both-sides failure mechanism, whereas the Nq and Nc parameters were calculates based on the single-side failure mechanism. The Nc parameter for cohesive media was calculated using the rule of equivalent states. Some graphs and tables are presented that could be used in order to assess the seismic bearing capacity factors of rigid strip foundations obtained by the stress characteristic method for various load inclinations. It is shown that the seismic bearing capacity factors, just like the static bearing capacity factors, increase considerably with reduction in the load inclination and vice versa. Further, this important outcome of some previous research works has been confirmed once again that the earthquake's effect on each of the body force as well as the overburden is as important as the earthquake's effect on the load inclination which should not be neglected. It is also shown that because of the non-symmetric nature of the seismic loading, the disposal of the characteristic lines as well as the pressure distribution below the foundation is non-symmetric. In other words, the foundation would be subjected to a moment in addition to the vertical and horizontal reactions, as a result of the non-symmetric soil pressure distribution during earthquakes.