فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال بیست و چهارم شماره 1 (پاییز و زمستان 1391)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال بیست و چهارم شماره 1 (پاییز و زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/12/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • پژوهشی
  • بهروز حسنی، احسان ژیانی عیدگاهی، علیرضا حسن زاده طاهری، ناصر ظریف مقدم صفحه 1
    موضوع این مقاله تحلیل دینامیکی مسائل دوبعدی کشسان به روش هم هندسه و مقایسه ی آن با روش اجزای محدود است. برای این منظور رابطه سازی معادله ی دیفرانسیل حاکم با استفاده از توابع پایه اسپلاین ها به دست آمده است. با طرح چند مثال که در آن از ماتریس های جرم سازگار و متمرکز استفاده شده است، به مقایسه ی جواب های روش های اجزای محدود و هم هندسه پرداخته شده است. همچنین تاثیر افزایش تعداد نقاط وارسی و افزایش درجه منحنی اسپلاین ها بر دقت جواب مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه، چون در تحلیل دینامیکی گذرا از روش نیومارک استفاده شده، به تاثیر عامل های α و γ بر حل مساله پرداخته شده است. نتایج حاصل، دقت بالای روش هم هندسه را در مقایسه با روش اجزای محدود، علی رغم به کارگیری تعداد بسیار کم تری از درجات آزادی و در نتیجه کاهش ابعاد دستگاه معادلات و زمان حل مساله، نشان می دهند.
    کلیدواژگان: روش هم هندسه، تحلیل دینامیکی گذرا، اسپلاین ها، ماتریس جرم سازگار و متمرکز
  • سعید صبوری، الناز آهوری، صلاح الدین مام عزیزی صفحه 15
    در دیوارهای برشی فولادی دارای دو بازشو، پانل بین بازشوها به لحاظ عملکرد با یک تیر شبیه سازی می شود که بسته به نسبت ابعاد، رفتاری به صورت برشی یا خمشی صرف و یا به صورت رفتار برشی و خمشی توام خواهد داشت. با فرض در نظر گرفتن سخت کننده های دوگانه در طرفین پانل میانی، سخت کننده های مذکور همانند ستون های پانل بین بازشوها، که خود قابل مقایسه با یک سیستم دیوار برشی فولادی می باشد، رفتار می کنند. برای اطمینان از وقوع جاری شدن برشی ورق فولادی پانل میانی پیش از جاری شدن سخت کننده های طرفین آن در اثر خمش، لازم است سطح مقطع سخت کننده های مذکور از حد معینی کم تر نباشد. از طرفی در تعیین رفتار پانل میانی به لحاظ رفتار خمشی یا برشی، نسبت ابعاد آن تاثیرگذار می باشد. در این مقاله، پانل میانی با شبیه سازی به یک تیر مورد مطالعه قرار گرفته و روابطی برای تعیین حدود ابعاد پانل میانی نازک و برای محاسبه ی حداقل سطح مقطع مورد نیاز برای سخت کننده های طرفین پانل مذکور، ارائه شده است. هم چنین نتایج حاصل از روابط به دست آمده با نتایج مدل سازی عددی با نرم افزار اجزای محدود ABAQUS مقایسه شده است. بر این اساس مشخص شده است که در مورد دیوارهای برشی فولادی تقویت شده دارای دو بازشو، می توان با انتخاب نسبت مناسب ارتفاع به عرض پانل میانی، از عملکرد برشی در پانل بین بازشوها اطمینان داشت.
    کلیدواژگان: دیوارهای برشی فولادی، بازشوهای مستطیلی، پانل میانی نازک، سخت کننده
  • محمدرضا محمودیان، مرتضی اسکندری قادی صفحه 35
    در این مقاله یک محیط نیمه بی نهایت با رفتار ایزوتروپ (همسان) جانبی که محور ایزوتروپی (همسانی) آن عمود بر سطح آزاد است و حفره ی استوانه ای با طول محدود در امتداد محور ایزوتروپی در آن ایجاد شده است، در نظر گرفته شده و پاسخ آن به پیچش معلوم روی دیواره ی این استوانه و حول محور استوانه به صورت تحلیلی بررسی می شود. بدین منظور معادلات تعادل استاتیکی حاکم بر مساله در دستگاه مختصات استوانه ای نوشته شده و با تقسیم محیط به دو ناحیه و نوشتن معادلات تعادل برای هر ناحیه به صورت مجزا و استفاده از تبدیل کسینوسی فوریه، جابه جایی محیط در فضای تبدیل یافته ارائه می گردد. به کمک قضیه عکس تبدیل انتگرالی جابه جایی ها در فضای اصلی مساله حاصل می شود. با نوشتن شرایط مرزی و پیوستگی، معادله ی انتگرالی کوشی حاکم بر مساله به دست می آید. با حل معادله ی انتگرالی حاکم، توابع تنش و تغییر مکان در هر نقطه از محیط به دست می آیند. نتایج به دست آمده برای محیط های همسان جانبی با نتایج موجود برای محیط های همسان مقایسه می شود.
    کلیدواژگان: پیچش، همسان جانبی، نیم فضا، حفره ی استوانه ای، تبدیل کسینوسی فوریه، معادلات انتگرالی
  • محمود احمدی نژاد، شهریار افندی زاده، سید مهدی یدی همدانی صفحه 45
    مدل فرصت های تداخلی که توان تحلیلی خوبی دارد، یکی از مدل هایی است که ساختار احتمالی داشته و برای مدل سازی فرایند توزیع سفر در برنامه ریز حمل و نقل مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل ذاتا دارای دو محدودیت اساسی می باشد. چرا که در این مدل فرض می شود سفرکنندگان از تمامی فرصت های موجود در نواحی، از زمان سفر و تمام مقاصد آگاه هستند و آن را هنگام تصمیم گیری مورد بررسی قرار می دهند. در این مقاله، روشی نوین برای بسط مدل فرصت های تداخلی عادی، کاهش محدودیت های آن و افزایش انطباق پذیری این مدل با الگوی انتخاب مقصد سفرهای خرید خانه مبنا ارائه شده است. متدولوژی تحقیق به این صورت است که برای پارامترهای اصلی مدل فرصت تداخلی، یعنی عامل فرصت و عامل رتبه بندی مقاصد، ضرایب و وزن هایی در نظر گرفته شده است و مدل پایه پس از محاسبه این ضرایب کالیبره شده است. وزن دهی به عوامل فوق در قالب ضرایب اصلاحی تحت عنوان میزان شناخت از فرصت های بالقوه و میزان شناخت مبدا – مقصدی با توجه به فاصله ی بین مبادی و مقاصد در نظر گرفته شده است. در این مقاله ضمن تبیین ساختار مدل فرصت های تداخلی توسعه یافته، به کالیبراسیون مدل در قالب یک مطالعه ی موردی در شهر قزوین پرداخته شده است. تحلیل کارایی مدل فرصت تداخلی عادی و مدل فرصت تداخلی توسعه یافته در خصوص سفرهای خرید در شهر قزوین بررسی و مقایسه شده است و ضمن بیان نتایج کالیبراسیون و اعتبارسنجی هر دو مدل، بهبود نسبی حاصل از این نوع مدل سازی به نسبت مدل فرصت های تداخلی پایه ارائه شده است.
    کلیدواژگان: سفر خرید خانه مبنا، توزیع سفر، مدل فرصت های تداخلی توسعه یافته
  • عبدالله اردشیر، روح الله چراغچی، حجت کرمی صفحه 59
    آب شستگی اطراف تکیه گاه های کناری پل، از عوامل مهم در واژگونی و تخریب پل ها به شمار می آید. روش های متعددی مانند سنگ چین جهت مهار و مقابله با آب شستگی اطراف تکیه گاه ها وجود دارد؛ یکی از روش های کاهش آب شستگی اطراف تکیه گاه، استفاده از طوق محافظ در اطراف آن می باشد. در این مطالعه، تراز قرارگیری طوق نسبت به بستر(تراز بالاتر، روی بستر و تراز پایین تر از بستر)، شکل و اندازه طوق به صورت ضریبی از طول تکیه گاه () در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در حالت آستانه حرکت ذرات بستر و در حالت آب شستگی آب زلال، با مصالح بستر یکنواخت و تا زمان رسیدن به زمان تعادل نسبی انجام شده است. در این تحقیق عملکرد طوق کامل و تکه ای به عنوان محافظ بستر بر روی دو نوع تکیه گاه مستطیلی و دیوار باله ای 45 درجه بررسی شده است و در تمامی آزمایش ها از تکیه گاه کوتاه (نسبت طول تکیه گاه به عمق جریان کوچکتر مساوی یک) استفاده شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش طول طوق میزان آب شستگی کاهش می یابد و مهم ترین پارامتر موثر در کاهش آب شستگی، طول طوق می باشد. با توجه به نتایج آزمایشگاهی در بهترین حالت، کاهش عمق آب شستگی کناره تکیه گاه مستطیلی (طوق در تراز پایین تر از بستر) و دیوار باله ای (طوق در تراز بستر) برای طوق به طول 25/2 به ترتیب برابر است با 8/87 و 8/67 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: تکیه گاه پل، کاهش عمق آب شستگی، طوق، مدل آزمایشگاهی و هیدرولیک کانال های باز
  • علیرضا کردجزی، فریدون پویانژاد صفحه 71
    پیش بینی ظرفیت باربری شمع های تحت اثر بار محوری یکی از مسائل اساسی در مهندسی ژئوتکنیک می باشد و تاکنون روش های متفاوتی برای ارزیابی آن ارائه شده است. کار آیی روش های یادگیری ماشین در ارزیابی پدیده های ژئوتکنیکی در پژوهش های گوناگونی ذکر شده است. از جمله روش های یادگیری ماشین می توان به روش ماشین بردار پشتیبان (SVM) اشاره کرد. در این مقاله از یک مدل ماشین بردار پشتیبان مبتنی بر داده-های آزمایش نفوذ مخروط(CPT) برای ارزیابی ظرفیت باربری نهایی شمع های تحت اثر بار محوری استفاده شده است. داده های مورد استفاده در این پژوهش، از مقالات منتشر شده، استخراج شده است و این داده ها شامل نتایج آزمون بارگذاری استاتیکی شمع در مقیاس واقعی، نتایج آزمایش نفوذ مخروط(CPT) در خاک محل و خواص هندسی شمع می باشد. با مقایسه ی نتایج به دست آمده از مدل ارائه شده و مقادیر واقعی، کارایی مناسب مدل تایید می شود. در نهایت با تحلیل حساسیت، اثر هر یک از متغیر های ورودی مدل نیز مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: آزمایش بارگذاری استاتیکی شمع، آزمایش نفوذ مخروط، ظرفیت باربری نهایی شمع، ماشین بردار پشتیبان
  • یادداشت پژوهشی
  • حامد بلندی، سید مهدی زهرایی صفحه 91
    یکی از معضلات اساسی در وضعیت ساخت و ساز عدم رعایت دقیق مقررات لرزه ای است. مطابق با آیین نامه های متداول ساختمانی، راستای مهاربندی باید از محل تقاطع میان تار تیر و ستون عبور کند؛ اما متاسفانه در بسیاری از ساختمان های فولادی در حال اجرا مشاهده می شود که مهاربندها اگر چه در صفحه ی میانی قاب قرار دارند، اما به صورت خارج از مرکز در محل اتصال اجرا می شوند.واضح است که یکی از عوامل موثر در عملکرد مهاربندها شرایط اتصال آن ها می باشد. در این رابطه، این مقاله خروج از مرکزیت درون صفحه ای در قاب های دارای مهاربند قطری را به روش اجزای محدود غیر خطی توسط نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار داده است. در این بررسی مشاهده شد که حاشیه ی اطمینانی برای عدم رعایت قوانین آیین نامه در قاب های دارای خروج از مرکزیت درون صفحه ای عبوری از تیر وجود دارد؛ اما در خروج از مرکزیت درون صفحه ای عبوری از ستون هیچ گونه حاشیه اطمینان و منطقه ای امن برای عدم رعایت قوانین آیین نامه مشاهده نشد. نمونه ها نیز با ایجاد کوچکترین خروج از مرکزیت، عملکرد نامناسبی نشان دادند. در انتها راه کارهایی برای کاهش اثرات خروج از مرکزیت نامطلوب ارائه شده است.
    کلیدواژگان: خروج از مرکزیت درون صفحه ای، اتصالات مهاربندی، عملکرد قاب های فولادی، تحلیل استاتیکی غیر خطی
|
  • Behroz Hassani, Ahsan Zhiani, Ali Reza Hassanzadeh, Naser Zarif Moghadam Page 1
    Dynamic analysis of two-dimensional elasticity problems using the Isogeometric analysis method and its comparison with the finite element method is the subject of this research. For this purpose، formulation of the governing differential equation is obtained by using the B-spline basis functions. Some numerical examples employing consistent and lumped mass matrices are presented in order to compare the results of Isogeometric analysis and finite elements. The effect of increasing the number of control points and the degree of B-spline basis functions on the accuracy of the solution are also investigated. Furthermore، since the Newmark method is employed for transient dynamic analysis، the effects of parameters α and β on the solution accuracy are investigated. The obtained results demonstrate higher accuracy of the isogeometric analysis method in comparison with the FEM، despite employing fewer numbers of degrees of freedom and consequently reduction in the dimensions of system of equations and computational effort.
    Keywords: Isogeometric, transient dynamic analysis, Splines, consistent, lumped mass matrices
  • Saied Sabori, Alnaz Ahouri, Salahodin Mamazizi Page 15
    The central panel in steel plate shear walls (SPSWs) with two openings is considered as an I-shaped beam extending the height of the opening. Based on its «height to width» ratio، the dominant behavior can be due to shear or flexure or a combination of the two. The double stiffeners on the vertical sides of the central panel act as columns، comparable to columns of a typical SPSW system. Care is taken to keep the sectional area of the stiffeners above a minimum specified value in order to ensure that shear yielding of the central panel''s plate precedes flexural yielding of the stiffeners. The leading dimensions of central panel directly govern the behavior of the panel in shear and flexure. In this paper، central panel has been modeled as an I-shaped beam and equations have been derived for panel aspect ratio and cross sectional area of double stiffeners for different modes of behavior. Theoretical results are then compared with results of finite element analysis using ABAQUS Finite Element software. Based on this comparison، it can be concluded that in SPSWs with two openings، selection of a reasonable aspect ratio for central panel can cause shear dominant behavior in central panel.
    Keywords: Steel Plate Shear Wall, Rectangular Openings, Unstiffened Central Panel, Stiffener
  • Mohammad Reza Mahmoodian, Morteza Eskandari, Ghadi Page 35
    In this article، a transversely isotropic linear elastic half-space with depth wise isotropy axis of material containing a cylindrical cavity of finite length is considered to be under the effect of an arbitrary torsion force applied on the wall of the cavity. To this end، the equation of equilibrium has been written in a cylindrical coordinate system، by dividing the involved domain to two regions and considering the equation of equilibrium in each region and by means of Fourier cosine integral transforms، the non-zero displacement component is obtained in the transformed domain. With the aid of the inversion theorem of the Fourier cosine integral transform، the displacements are determined in the real domain. By writing boundary and continuity conditions، a governing generalized Cauchy singular integral equation is obtained. By solving the governing integral equation، the shear stress and the torsional displacement are obtained for any point. The degenerated results for isotropic media are compared with existing results reported in the literature، where there exists an excellent agreement. The results of the paper may be used as the benchmark for the related research in the transversely isotropic media.
    Keywords: Torsion, Transversely isotropic, Half, space, Cylindrical cavity, Fourier cosine transform, Integral equations
  • Mahmod Ahmadinejad, Shahriyar Afandizadeh, S.Mehdi Yadi Hamedani Page 45
    The conventional Intervening Opportunity Model which is potentially a powerful analytical and probabilistic model، has been used in transportation planning to model trip distribution pattern. This model is basically suffering from two main limitations. These limitations are the assumptions that trip makers are fully aware of all available opportunities in the area and their trip lengths to all possible destinations and that they evaluate all the destinations during their decision making process. This paper has attempted to extend conventional intervening opportunity، omit the limitations inherent in it and maximize its compatibility with the common destination choice pattern of home-based shopping trips. The overall idea is that for the main parameters of the intervening opportunity model (i. e. the opportunity and destination ranking variables) some coefficients and weights may be considered in order to calibrate the model once these weights and coefficients are calculated and included. These weights have been considered as modification factors according to the knowledge of the trip makers about the opportunities at destinations and also the knowledge on the accessibility of the shopping destinations. In this paper، the proposed structure of Extended Intervening Opportunity Model (EIOM) has been calibrated for a case study in Qazvin city. So، the effectiveness of conventional intervening opportunity model and extended intervening opportunity model has been measured and compared. In addition to results of calibrations and validations for both models، relative improvement of proposed model in comparing to conventional intervening opportunity model has been shown
    Keywords: Home, based shopping trips, Trip distribution, Extended intervening opportunity model
  • Abdolah Ardeshir, Roholah Cheraghchi, Hojat Karami Page 59
    Local scour around the abutment is of utmost importance in bridge failures. Numerous methods such as riprap have been proposed to reduce the destructive effects of scouring; one of the ways to harness and reduce the local scour depth is installed protective collars around the abutment. In this paper effect of collar elevation (upper level، bed level and lower level)، collar geometry and its size as a multiplier of the length of the abutment () have been experimentally investigated. All experiments were performed at the threshold of bed material motion under clear-water conditions and uniform-sized bed material. In this study the full-collar and partial collar performance as a bed protective on the two types of abutments; vertical wall and 45˚ wing wall abutment were investigated. The abutment considered in all experiments was short (ratio of abutment length to approach flow depth less than unity). Results from the experiments indicate that by increasing the collar width the local scour reduced and the collar width is utmost importance parameter in scour depth reduction. The Experimental results presented show in the best case، percentage of scour depth reduction that around the vertical wall (collar at lower bed elevation) and wing wall abutment (collar at streambed elevation) which is 2. 25 times wider than the abutment width، was obtained 87. 8 and 67. 8.
    Keywords: Abutment, Scour depth reduction, Collars, Experimental model, open channel hydraulics
  • Ali Kordjazi, Fridon Pooya Nejad Page 71
    Bearing capacity prediction of axially loaded piles is one of the most important problems in geotechnical engineering practices، with a wide variety range of methods which have been introduced to forecast it accurately. Machine learning methods have been reported by many contemporary researches with some degree of success in modeling geotechnical phenomena. In this study، a fairly new machine learning method known as Support Vector Machine (SVM) has been used to develop a model to approximate the ultimate bearing capacity of axially loaded piles، based on Cone Penetration Test (CPT) data. The utilized dataset obtained from published literature contains full scale static load test and CPT results and pile geometry for each sample. Aditionally، sensitivity analysis of the model respect to each input parameter has been investigated. Finally، a comparison between actual values and predicted bearing capacity confirms efficiency of the developed model.
    Keywords: Static pile load test, Cone penetration test(CPT), Ultimate bearing capacity, Support vector machine
  • Hamed Bolandi, S.Mehdi Zahrai Page 91
    Steel structures are usually built with some defects. According to the standard building codes، the central axes of the bracing members should go through the beam-column joints، However، in most of the braced steel structures، bracing members are unintentionally connected eccentrically. This paper presents a numerical investigation on performance analysis of CBFs (Concentrically Braced Frames) having unwanted in-plane eccentricities at the connection of their braces. Nonlinear behavior analyses are taken as numerical examples. Finite element modeling of the whole members is conducted using ANSYS analyzing program. Numerical results show that in-plane eccentricities in beams can be acceptable within a safe region (max. 10cm for this specific case). However، no safe region is found for in-plane eccentricity in columns since the strength loss may be significant. Finally، some suggestions are made for decreasing constructional shortcomings of eccentric connections.
    Keywords: In, plane eccentricity, Bracing connections, performance, steel frames