فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال بیست و سوم شماره 2 (1391)
  • سال بیست و سوم شماره 2 (1391)
  • تاریخ انتشار: 1391/08/30
  • تعداد عناوین: 8
|
  • جواد هدایتی، مسعود سلطانی محمدی، محمود یزدانی صفحه 1
    شمع ها در واقع ستون های لاغری هستند که به صورت جانبی متکی به خاک پیرامون خود می باشند. شمع هایی که از لایه های خاک روانگرا عبور می کنند، در اثر روانگرایی حاصل از زلزله، تکیه گاه جانبی خود را تا حد زیادی از دست می دهند. در این حالت شمع می تواند همانند ستون حمایت نشده، آمادگی برای ناپایداری محوری داشته باشد. این ناپایداری می تواند به کمانش جانبی شمع در جهت ضعیف تر و ایجاد مفصل مومسان بیانجامد. در سالیان گذشته موردهای زیادی از گسیختگی پی شمعی پل ها و ساختمان ها در اثر روانگرایی لایه های خاک پس از زلزله گزارش شده که فروریزش سازه های متکی به آنها را به همراه داشته است، در حالی که این شمع ها بیشتر بر مبنای آیین نامه های معتبری همچونJRA وNEHRP طراحی شده بودند. بنابراین، به نظر می رسد رفتار این گونه شمع ها و روش تحلیل آن ها به طور کامل شناخته شده نیست. در این پژوهش برای محاسبه ظرفیت کمانشی شمع ها در خاک های لایه ای روانگرا، از کمینه کردن کارمایه گرفته کل به روش عددی با در نظر گرفتن تغییر شکل مناسب برای شمع به روش ریلی- ریتز (Rayleigh-Ritz) استفاده شده است. همچنین با ارائه یک روش کاربردی برای ارزیابی کمانشی شمع ها در خاک های لایه ای، رابطه هایی برای محاسبه طول موثر شمع در خاک های روانگرا ارائه شده که به وسیله آن می توان با در اختیار داشتن سختی شمع و خاک و نیز ضخامت لایه روانگرا، نیروی کمانشی شمع را به دست آورد. این روش برای شمع های امتداد یافته که بیشتر در پایه پل ها به کار می رود نیز به کار می رود.
    کلیدواژگان: شمع، کمانش، کارمایه نهفته کل، خاک روانگرا، طول موثر
  • محمد علی انشکانی، مسعود سلطانی محمدی، علی اکبر آقاکوچک صفحه 21
    با توجه به رویکردهای جدید مهندسی زلزله در زمینه طراحی بر مبنای عملکرد، برآورد دقیق رفتار سازه ها بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است. این امر نیازمند شناخت دقیق عامل های وابسته به رفتار سازه و به کارگیری روش های مناسب برای وارد کردن اثرهای پراکندگی این عامل ها در پاسخ مورد نظر میباشد. در این پژوهش اثر پراکندگی نبود قطعیتهای موجود در عامل های مهم و وابسته به در رفتار قاب بتن مسلح مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور با استفاده از روش تحلیل حساسایت نمودار تورنادو و روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم، عامل های مهم در حالت های مختلف رفتار سازه شناسائی شده و با استفاده از روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم و شبیه سازی مونتکارلو اثرهای نبود قطعیتها بر روی پاسخ انتخابی با یکدیگر ترکیب و نتیجه ها حاصله با یکدیگر مقایسه شدهاند. نتیجه ها بیان گر دقت قابل قبول روش تقریبیمرتبه اول لنگر دوم برای ترکیب اثرهای نبود قطعیتها بر روی پاسخ مورد نظر و کارآمدی این روش برای طبقهبندی نبود قطعیتها میباشد.
    کلیدواژگان: نبود قطعیت، قاب بتن مسلح، نمودار تورنادو، روش تقریبی مرتبه اول لنگر دوم، شبیه سازی مونت کارلو
  • بهروز حسنی، حسین قاسم نژاد مقری، سید مهدی توکلی صفحه 37
    در این مقاله بهینه سازی شکل و پیکره سخت کننده پوسته ها به صورت همزمان انجام شده است. هدف به دست آوردن شکل بهینه پوسته همراه با چیدمان و نحوه قرارگیری بهینه لایه های سخت کننده در دو سوی سطح سازه پوسته ای است. به عبارت دیگر، با استفاده از این روش، همزمان با بهینه سازی شکل صفحه میانی پوسته، پیکره سخت کننده های سطحی نیز بهینه شده است. روش حل مسئله برمبنای گسسته سازی اجزا محدود است. مصالح هر جزء توسط مواد ساختگی با حفره های ریز مقیاس مستطیلی شبیه سازی شده اند. چگالی مصالح هر جزء، به صورت تابعی از پارامترهای هندسی حفره های ریز مقیاس بیان شده و به عنوان متغیر طراحی در فرایند بهینه سازی پیکره مورد استفاده قرار گرفته اند. هندسه پوسته با استفاده از سطوح نربز تولید شده و نقاط کنترلی تولیدکننده سطح به عنوان متغیر طراحی در قسمت بهینه سازی شکل استفاده شده اند. مسئله بهینه سازی در هر بخش با استفاده از روش مجانب های پویا حل شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش، چند مثال ارائه شده و نتایج مورد بررسی قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی پیکره، بهینه سازی شکل، پوسته، سخت کننده
  • لیلا کلانی ساروکلایی، بهرام نوایی نیا صفحه 53
    در این پژوهش ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری و اضافه مقاومت مخزن های بتنی زمینی و هوایی استوانه ای شکل با الگوسازی مخزن و سیال داخل آن به روش اجزای محدود به دست آمد. برای این هدف، از تحلیل ایستای فزاینده غیرخطی و شکل مودهای موثر در حرکت جانبی سازه استفاده شد. برای الگوسازی رفتار غیرخطی مصالح بتنی از الگوی پنج عاملی ویلیام و وارنکه و برای فولاد از الگوی کشسان- مومسان کامل بهره گرفته شد. الگوسازی رفتار آب داخل مخزن به دلیل نبود امکان روی دادن رفتار غیرخطی، به صورت خطی انجام پذیرفت. میلگردهای داخل بتن هم به صورت دقیق و هم به صورت درصد حجمی در نظر گرفته شدند. با چشم پوشی از اندرکنش خاک و سازه، در چندین حالت مختلف سطحهای عملکرد سازه با تغییر عاملهای گوناگون مانند ارتفاع، ضخامت، شعاع و درصد میلگرد پایه و پوسته، ضخامت وابعاد سخت کننده های کف و نیز ارتفاع آب داخل مخزن، بررسی و ضریب رفتار مخزن های بتنی استوانه ای تعیین شد. نتیجه ها بیانگر آن است که ویژگی های پایه بیشتر روی ضریب رفتار این سازه اثر میگذارند، به طوریکه این ضریب برای سطح های عملکرد اولین ترک در پوسته منبع گسترش ترک در آن، در مخزن های هوایی از حدود 4 و 5 و در مخزن های زمینی از حدود 1 و 2 تغییر می یابد.
    کلیدواژگان: ضریب رفتار، مخزن ها بتنی استوانه ای، تحلیل فزاینده غیرخطی
  • محمود نادری، علیرضا بنیادی صفحه 71
    باتوجه به رشد روز افزون تقاضا برای استفاده از بتن سبک، به ویژه بتن سبک سازه ای و بالا بردن ضریب اطمینان سازه در برابر زلزله بنا به آئین نامه 2800، پژوهش برای به دست آوردن نتیجه های بهینه از بتن های سبک امری اجتناب ناپذیر است. از آنجا که یکی از روش های تولید بتن سبک استفاده از دانه های سبک می باشد و با توجه به نقش این دانه ها در مقاومت بتن، ارائه طرح اختلاط بهینه برای بتن های سبک دانه اهمیت دارد. در این مقاله، بتن های سبک دانه ساخته شده با 3 گونه سبک دانه لیکا، پرلیت و پوکه معدنی اسکریا مورد بررسی قرار گرفته اند. با استفاده از بتن های یاد شده، 120 نمونه مکعبی استاندارد با آزمایش های مقاومت فشاری معمول و روش پیچش آزموده شدند. افزون بر ارائه وابستگی میان نتیجه های حاصل از آزمایش های پیچش و مقاومت فشاری، تاثیر افزودنی ها در ویژگی های بتن های به دست آمده نیز ارائه شده است.
    کلیدواژگان: بتن سبک دانه، لیکا، پرلیت، پوکه معدنی، مقاومت فشاری، روش پیچش
  • محرم اسدزاده، حسین سلطانی جیقه صفحه 91
    تولید و انباشت روز افزون لاستیک های فرسوده در دهه های اخیر سبب بروز خطرها و مشکل های زیست محیطی و بهداشتی در سراسر جهان شده است. برای مدیریت این مواد، به تازگی امکان استفاده از این مصالح را در پروژه های عمرانی به صورت مخلوط خاک – خرده لاستیک مطرح کرده اند. در گذشته مطالعه هایی بر روی مخلوط های رس- خرده لاستیک انجام شده ولی رفتار تورمی، ویژگی های تحکیمی و نشست پذیری خاک های رسی مخلوط با خرده لاستیک به خوبی معلوم نمی باشد. برای این منظور، چندین نمونه از مخلوط های رس- خرده لاستیک حاوی مقدارهای وزنی 10%، 20% و 30% خرده لاستیک تهیه شده و بر روی آن ها آزمایش های تراکم و تحکیم ادئومتری انجام می شود. نتیجه ها نشان می دهند که در اثر افزودن خرده لاستیک توانایی تورمی خاک های رسی کاهش می یابد به طوری که مقدارهای تورم آزاد و فشار تورمی نمونه های مخلوط دارای 30% خرده لاستیک باتقریب ناچیز است. نتیجه هابیان گر آن است که اندازه خرده لاستیک بر تورم آزاد و فشار تورمی نمونه های مسلح شده با خرده لاستیک اثر می گذارد. همچنین نتیجه های آزمایش های تحکیم نشان می دهند که شاخص تحکیم نمونه های مخلوط با افزایش درصد خرده لاستیک کاهش واز سوی دیگر، شاخص تورم آن ها افزایش می یابد. افزون بر این، رفتار نشست پذیری نمونه ها به اندازه خرده لاستیک و درصد خرده لاستیک بستگی دارد.
    کلیدواژگان: مخلوط رس، خرده لاستیک، تحکیم، تورم آزاد، فشار تورم، نشست
  • مسعود حاجی علیلوی بناب، هوشنگ کاتبی، فریبا بهروزsvند صفحه 103
    در تحقیق حاضر مکانیسم گسیختگی، تغییر شکل خاک ماسه ای و تاثیر مسلح کننده ها بر این فرآیند در زیر یک پی نواری به کمک روش PIV بررسی شده است. بدین منظور مدلسازی های فیزیکی بر روی خاک ماسه ای انجام شده و برای مسلح سازی از مواد ژئوسنتتیکی مناسب استفاده گردیده است. در هر مرحله از بارگذاری، از توده تغییر شکل یافته خاک عکسبرداری دیجیتال شده و تصاویر مورد پردازش قرار گرفته اند. نتایج آزمایشات نشان می دهند که استفاده از مسلح کننده های مناسب منجر به افزایش قابل توجه ظرفیت باربری و کاهش میزان نشست پی و تغییر در مکانیسم گسیختگی شده و همچنین کارایی بهتر ژئوگرید نسبت به ژئوتکستایل در خاک های ماسه ای و در محدوده کرنش های کوچک ثابت می گردد.
    کلیدواژگان: PIV، مدلسازی فیزیکی، مکانیزم گسیختگی، خاک ماسه ای، ژئوسنتتیک
  • حسن قاسم زاده، علیرضا غنی زاده صفحه 115
    طرح روسازی در روش های مکانیکی- تجربی در معمول بر پایه فرض هایی مانند ویژگی های لایه های روسازی(ضخامت، ضریب کشسانی، ضریب پواسون و...)، بارگذاری(وزن محور، مختصات چرخها، شمار تکرار و...) و همچنین سازوکار های گوناگون خرابی برای مصالح مختلف انجام می شود. به حقیقت پیوستن همه فرض ها در طراحی روسازی برای مطالعه عملکرد آن در سال های مختلف بهره برداری به دلیل وجود خطا در پیش بینی آمد و شد خودروهای گوناگون، نبود تعیین دقیق ویژگی های مصالح با توجه به هزینه بسیار زیاد برخی از این آزمایش ها و همچنین خطاها و محدودیت ها در مرحله اجرایی امکان پذیر نمی باشد. وجود خطا در عامل های ورودی طراحی روسازی سبب شده است تا در روش های جدید طراحی روسازی وابسته به روش مکانیکی– تجربی، فرآیند طراحی روسازی بصورت یک فرآیند غیرقطعی مطرح شود تا از این راه بتوان اثر خطای عامل های ورودی طراحی را بر خطای عامل های عملکردی روسازی بررسی و در نهایت قابلیت اطمینان طرح را وارسی کرد. با توجه به محاسبات پیچیده مورد نیاز در روش های مکانیکی – تجربی برای تحلیل و پیش بینی عمر روسازی، روش های سنتی بر پایه مشتق گیری را نمی توان برای تعیین خطای عامل های عملکردی روسازی مورد استفاده قرار داد. در این مقاله تاثیر خطای عامل های مختلف طراحی روسازی(ضریب کشسانی، ضریب پواسون، ضخامت لایه ها و فشار چرخ) بر روی خطای پیش بینی عمر خستگی و شیار شدگی روسازی با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو)Monte Carlo (مورد بررسی قرار گرفته و اثرهای هر یک از عامل های ارائه شده است.برای این منظور با در نظر گرفتن سه مقطع روسازی با ظرفیت سازه ای متفاوت، درجه اهمیت هر یک از عامل های ورودی بر روی قابلیت اطمینان عمر خستگی و شیارشدگی مشخص شده است. همچنین، امکان استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو در گسترش رابطه هایی برای پیش بینی خطای عمر شیارشدگی و خستگی روسازی به گونه ای که نیاز به شبیه سازی های آینده نباشد، بررسی شده است.
    کلیدواژگان: روش مکانیکی، تجربی، تحلیل خطا، شبیه سازی مونت کارلو، خستگی، شیارشدگی، طراحی روسازی
|
  • Javad Hedayati, Masoud Soltani Mohammadi, Mahmod Yazdani Page 1
    In the realistic manner، piles are similar to the slender columns that soil around them acts as a lateral support. The piles situated in the liquefiable soil layers، loss their lateral supports due to the liquefaction resulted from the seismic ground motion. In this case، pile has the potency of axial instability similar to the unsupported columns. This instability can lead to the lateral buckling of the piles in the eak direction and creating the plastic hinges in the pile’s badly. Many failures that acurr in the piles and their supported structures، due to the lique faction of soils after earthquakes has been reported. These piles ere designed based on the credictable codes such as JRA and NEHRP. So it seems that the behavior and analysis methods of piles are still unknown. This research attempts to predict the buckling capacity of the piles in layered liquefiable soils، using a numerical method in which Rayleigh-Ritz approach was employed to minimize total potential energy. Furthermore، a new practical approach has been presented to calculate effective buckling length of pile in liquefiable soils. By the means of this approach the buckling capacity of pile could be obtained while the stiffness of pile and soil are accessible. This method can be also applied to the extended pile shafts in the bridge piers
    Keywords: Pile, Buckling, Total Potential Energy, Liquefiable Soil, Effective Length
  • M.Ali Aneshkani, Masoud Soltani Mohammadi, Ali Akbari Aghakouchak Page 21
    With respect to the new aspects of earthquake engineering in the area of performance besed design، accurate estimation of structural response becomes more important. This requires precise recognizing of relevant parameters in the behavior of structures and using proper methods for applying the effects of distribution of these parameters in the desired response. In this study the effect of distribution of existing uncertainties on the important parameters corresponds to the behavior of reinforced concrete frames is studied. For this purpose by using sensitivity analysis of tornadodiagram and first-order second-moment approximation method، the important parameters in different behavior states of structure are recognized and by using first-order second-moment approximation method and Monte Carlo simulation، the effects of uncertainties in the selected response are combined together and results of these two methods are compared. The results indicate acceptable accuracy of first-order second-moment approximation method for combining the effects of uncertainties on the desired response and efficacy of this method for classification of uncertainties.
    Keywords: Uncertaintie, RC Frame, Tornado Diagram, First, Order Second, Moment Approximation Method, Monte Carlo Simulation
  • Bhroz Hasani, Hosin Ghasemnejad, S.Mehdi Tavakoli Page 37
    This article is devoted to the simultaneous optimization of shape and topology of shell structures. The optimum shape is obtained together with the optimum layout for the reinforcement layers at the both sides of the shell surface. To solve this problem the finite element method is employed. It is assumed that each element is comprised of a porous media with microscopic rectangular voids where the density of the material in each element is a function of the geometric parameters of the voids. These parameters are also considered as the design variables of the topology optimization problem. The geometry of the shell structure is defined by using Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) technique and the control points of the NURBS’ surfaces are considered as the design variables of the shape optimization problem. For solution the Method of Moving Asymptotes (MMA) is employed. To demonstrate the efficiency of the method a few examples are presented and the results are discussed.
    Keywords: Topology Optimization, Shape Optimization, Shell, Stiffener
  • Leyla Kalani Sarokolayi, Bhram Navayi Neya Page 53
    In this paper the response modification factor due to ductility and saved strength of cylindrical concrete elevated and ground tanks is obtained using finite element method and nonlinear push over analysis considering the lateral effective modes of tanks. To modeling the behavior of the tank materials، the five parameters William-Warnke and prefect elastoplastic models are used for concrete and reinforcement rebars respectively. In the calculations the reinforced bars are modeled both exactly and as percentage of concrete surface area. In addition it is assumed that the foundation of the structure is absolutely rigid and contained water has linear behavior. The response modification factor is obtained for different performance levels by changing different parameters such as height، thickness، radius، and percentage of the reinforcementbars of the shaft and shell، thickness and dimensions of stiffener and water level. The obtained results show that the factor for the elevated tanks changes between 4and 5 and the factor for the ground tanks varies between 1 and 2. 5 these changes depend on the performance levels for the tanks.
    Keywords: Response Modification Factor, Cylindrical Concrete Tanks, Pushover Analysis
  • Mahmoud Naderi, Ali Reza Bonyadi Page 71
    Regarding the increasing demand for lightweight concrete especially lightweight structural concrete، and safety requirements underlined in 2800 Iranian standard، research to achieve the optimized results in lightweight concrete production seems inevitable. Since، one of the commonly used methods for producing the light eight concrete، utilizes the light weight aggregates with significant role in the concrete strength، proposing the optimized mix-design for the light weight concrete appears to be important. In this paper، concretes made from leca، perlit and scoria، are investigated. By using the light weight concrete، 120 cubic specimens were constructed and tested by compression and twist-off methods. In addition to the relationships between the results of compression tests and twist-off method، effects of the additives on the properties of the lightweight concretes are presented.
    Keywords: Lightweight Aggregate Concrete, Leca, Scoria, Perlit, Compressive Strength, Twist, off Method
  • Moharam Asadzadeh, Hosin Soltani Jigheh Page 91
    Excessive production and stockpile of scrap tires cause some environmental and sanitary risks throughout the world. To manage these materials، possible use of soil-tire mixtures has been recently propounded in civil engineering projects. A few studies previously have been conducted to evaluate behavior of clay-tire mixtures، while swelling properties، consolidation and settlement characteristics of this type of mixtures are not known admirably. For this purpose، a number of clay-tire chips mixtures were prepared (by adding 10%، 20%، and 30% tire-chips to the clay)، and compaction and oedometric consolidation tests are carried out on them. The results show that adding tire-chips to the clay، reduces swelling potential of the mixtures، while the free swelling and swelling pressure of specimen consist of 30% tire-chips is negligible. Also، size of the tire-chips may affect the values of free swelling and swelling pressure. In addition، the results of oedometric consolidation tests indicate that when the tire content increases، compression and swelling indices of the specimens decrease and increase، respectively. Moreover، the settlement behavior of the specimens depends on the tire-chips content and size of the chips
    Keywords: Clay, Tire Chips mixture, Consolidation, Free Swelling, Swelling pressure, Settlement
  • Masoud Hajialiloue Bonab, Hoshang Katebi, Fariba Bhroz Sarand Page 103
    In this research، failure mechanism، soil deformation and effect of reinforcement below a strip foundation were studied using physical modeling and PIV method. For this purpose، a comprehensive set of tests were undertaken on dense and loose sands and different geosynthetic materials such as geotextile and geogrid for soil reinforcing. In each step of loading، digital image of deformed soil was captured and image processing was applied with GeoPIV software. The experimental results showed that using of geogrid and geotextile leading to increase bearing capacity considerably، reduce settlement and change the failure mechanism of sand. The test results showed also that geogrid has an effective performance in comparison with geotextile in sand at the range of small strains.
    Keywords: Mechanistic, Empirical Method, Error Analysis, Monte Carlo Simulation, Fatigue, Rutting, Pavement Design
  • Hasan Ghasem Zadeh, Ali Reza Ghanizade Page 115
    Pavement design using mechanistic-empirical methods is often carried out based on the some assumptions for pavement layer''s properties (thickness، elastic modulus، Poisson''s ratio and ….)، loading properties (axial weight، tire coordinates، number of repetitions and …) and also the failure mechanism for different materials. Fulfillment of these assumptions for evolution of pavement performance during service life is impossible. This is because of the uncertainty in the traffic preaiction of different vehicles،problem ofprecise determination of material specifications due to high cost of some tests and also errors and limitations in the construction phase. The error Existance in the estimation of input pavement design parameters leads to the probabilistic procedure. for the pavement design This helps the designer to study the influence of uncertainty of input parameters on the pavement performance parameters and finally controlling the design reliability. Because of the complicated computations for pavement analysis and its performance prediction، classical methods based on the deviation are not applicable to the reliability analysis of pavement performance. In this paper، the effect of the error in estimating the different input parameters of pavement design (elastic modulus، thickness and tire pressure) on prediction error of the fatigue and rutting life is studied using Monte Carlo Simulation method. For this purpose، three pavement sections with different structural capacity were considered and importance of each input parameter on prediction error of fatigue and rutting lifehave been prioritized. The possibility of using Monte Carlo simulation to develop some relationships to estimating the pavement rutting and fatigue life error has been explored. These relationships can be applied for future reliability analysis without using simulation
    Keywords: Mechanistic, Empirical Method, Error Analysis, Monte Carlo Simulation, Fatigue, Rutting, Pavement Design