فهرست مطالب

نشریه سازه و فولاد
سال هفتم شماره 12 (پاییز و زمستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/10/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید مهدی زهرایی*، آرش خیرالهی صفحه 5
    در این مقاله عملکرد سازه ای ساختمان فولادی دارای سیستم قاب خمشی بادبندی شده در دو حالت با و بدون میراگر اصطکاکی پال مورد مقایسه قرار گرفته است. سازه موجود، قاب پنج طبقه فولادی است که بر اساس استاندارد 2800 ویرایش دوم طراحی شده و ارزیابی عملکرد بر اساس دستور العمل بهسازی صورت گرفته است. در مرحله طراحی میراگر مشاهده شده است که بازای بار لغزش 20 تن بعنوان بار بهینه لغزش، نزدیک به 100 درصد انرژی تلف شده در سازه، توسط سیستم میراگر مستهلک می گردد. همچنین تحت زلزله طراحی، معیار های پذیرش تعریف شده در دستورالعمل برای سطح عملکرد استفاده بی وقفه در قاب های مذکور ارضا شده اند. با بررسی نسبت نیرو به ظرفیت (DCR) در عضوهای کنترل شونده توسط تغییر مکان در سیستم بدون میراگر، تحت زلزله طراحی، مشاهده شده که حدود 20 درصد از عضوها وارد ناحیه غیر خطی شده اند و معیارهای پذیرش برای تلاش های کنترل شونده توسط نیرو بسختی ارضا می شوند. اما همه عضوهای قاب مجهز به میراگر در محدوده الاستیک هستند و معیار های پذیرش برای این تلاش ها، با حاشیه ایمنی حدود 16 درصد برقرار می باشد. نتایج مطلوب مشابهی تحت زلزله بزرگتر از زلزله طراحی حاصل شده است.
    کلیدواژگان: میراگر اصطکاکی پال، بار بهینه لغزش، ارزیابی عملکرد سازه ای، سطوح عملکرد سازه ای، بهسازی لرزه ای
  • محتشم محبی*، کاظم شاکری صفحه 17
    با توجه به محدود بودن مطالعات در مورد کاربرد سیستم های کنترل فعال در کاهش پاسخ لرزه ای سازه های با رفتار غیر خطی، در این پژوهش به طراحی مکانیزم جرم میراگر فعال (AMD)برای بهبود رفتار لرزه ای سازه های غیرخطی پرداخته شده است. برای این منظور قاب 8 طبقه فلزی با رفتار غیر خطی از نوع دو خطی هیسترسیس تحت اثر اغتشاش سفید در نظر گرفته شده و سیستم کنترل فعال با استفاده از الگوریتم کنترل بهینه آنی غیر خطی طراحی گردیده است. جهت بهینه سازی سیستم کنترل فعال به منظور کاهش ماکزیمم تغییر مکان جانبی نسبی سازه و در نتیجه نیروهای داخلی اعضای سازه به ازای ظرفیت مشخصی از محرک، از الگوریتم ژنتیک توزیع شده استفاده گردیده است. برخی مسائل عملی نظیر محدودیت در ماکزیمم نیروی کنترل و ماکزیمم تغییر مکان جانبی AMD در طراحی سیستم کنترل فعال در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده موفق بودن روش پیشنهادی را در طراحی مکانیزم AMD برای کاهش پاسخ سازه غیر خطی نشان می دهد. همچنین بررسی انجام گرفته برتری مکانیزم AMD را در کاهش پاسخهای سازه غیرخطی در مقایسه با مکانیزم جرم میراگر غیرفعال و تاندون فعال (ATC) ثابت می کند.
    کلیدواژگان: کنترل فعال، جرم میراگرفعال، سازه غیرخطی، الگوریتم ژنتیک توزیع شده، کنترل سازه غیرخطی
  • محمد رضایی پژند*، علیرضا نقوی ریابی صفحه 33
    طرح بهینه ی سازه با بهره جویی از مصالح و آرایش شایسته عضوهابه دست می آید. در این فرآیند، سازه ها لاغر طرح می شوند. این گونه سازه ها در برابر کمانش ناتوان هستند. به سخن دیگر، پدیده ی کمانش، سبب ناکارآیی سامانه، با وجود توانایی در بیشتر بخش-های آن می شود. بنابراین، یافتن بار کمانشی اهمیت فراوانی دارد. به طور معمول، برای بررسی پایداری و یافتن بار بحرانی، باید سازه را تحلیل ناخطی نمود. در آغاز این مقاله، به صورت خلاصه به ویژگی های پایداری پرداخته می شود. پس از آن، پاره ای ازفن های تحلیل ناخطی هندسی و تحلیل پایداری مرور خواهند شد. سرانجام، ازچند تابع درونیاب بهره جویی می شود و روش های نوینی برای تحلیل پایداری پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: تحلیل ناخطی هندسی، فن طول قوس کروی، تحلیل پایداری، درونیابی ماتریس سختی مماسی، بار بحرانی، تابع درونیاب غیرچند جمله ای
  • ساسان عزت شعار*، نادر فنایی صفحه 47
    مهاربندهای دروازه ای نوعی از مهاربندهای همگرا می باشند که مشابه مهاربندهای شورون (8 شکل) می باشند، با این تفاوت که به جهت تامین فضای بازشوها، اعضای آن مستقیم نبوده و در نقطه ای با شیب های مختلف به هم متصل و در انتهای دیگر، به محل اتصال تیر به ستون وصل می شوند. در این مقاله، ضریب اضافه مقاومت، ضریب شکل پذیری و ضریب رفتار این سیستم مهاربندی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور قابهایی با سیستم مهاربندی دروازه ای با تعداد طبقات مختلف، روی خاک نوع II در نظر گرفته شده اند و آنالیز استاتیکی غیر خطی، آنالیز دینامیکی خطی و آنالیز دینامیکی افزایشی غیر خطی روی این قابها با استفاده از نرم افزار Opensees انجام شده است. به منظور لحاظ کردن عدم قطعیت ذاتی موجود در زلزله و نیز جهت انجام تحلیل دینامیکی افزایشی، تعداد 10 رکورد از زلزله های شدیدی که تاکنون رخ داده است، شامل رکوردهای زلزله بم و طبس، انتخاب شده است. در نهایت مقادیر ضریب شکل پذیری، ضریب اضافه مقاومت و ضریب رفتار برای سیستم مهاربندی دروازه ای محاسبه گردیده و مقدار ضریب رفتار به ترتیب برابر 5 و 5/3 برای روش طراحی تنش مجاز و حالت حدی نهایی پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: مهاربندی دروازه ای، ضریب رفتار، ضریب اضافه مقاومت، ضریب شکل پذیری، تحلیل دینامیکی افزایشی
  • منصوره نویدپناه*، رسول امیر فتاحی صفحه 59
    امروزه بررسی اتوماتیک سطح ورق فولاد، یکی از مراحل اساسی در تولید فولاد با کیفیت به شمار می رود و اکثر فولاد سازهای جهان بازرسی چشمی توسط اپراتور را با این روش نوین جایگزین نموده اند. در این مقاله تلاش شده است که با ارائه روشی جدید، رده بندی و تشخیص عیوب سطحی ورق فولاد با استفاده از شاخصهای ساده محاسباتی و شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه بطور اتوماتیک انجام گیرد. نتایج شبیه سازی های انجام شده حاکی از آن است که روش پیشنهادی به طور متوسط قابلیت تشخیص انواع خرابی های رایج را تا 3/93 درصد دارا بوده و به دلیل سرعت قابل قبول اجرای الگوریتم محاسباتی، برای پیاده سازی بلادرنگ نیز مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: شبکه های عصبی، رده بندی، عیوب سطحی، ورق فولاد
  • محمود یحیایی*، مرتضی چهاردولی صفحه 69
    شناخت رفتار سازه های فضاکار برای اهداف طراحی در برابر پاسخ های لرزه ای از اهمیت بسزایی برخوردار است. گنبدهای فضاکار در برابر زمین لرزه های شدید می توانند پایداری کنند که ناشی از مولفه های وزن پایین، هندسه مناسب، مقاومت پس ماند بالای این سازه هاست. در این مقاله پریود و ضریب رفتار گنبدهای شودلر و دندانه ای تک لایه مورد بررسی قرار گرفته است. شش عدد گنبد شودلر و شش عدد گنبد دندانه ای با دهانه های متفاوت و گره ها و تعداد المانهای یکسان تحت شرایط کاملا مشابه توسط نرم افزار اجزائ محدود مدل شده است. و تحلیل استاتیکی غیر خطی(Push Over) روی آنها انجام شده است. و از بررسی نتایج نمودارهای نیرو- تغییر مکان برای بدست آوردن رابطه ای جهت تعیین مقادیر پریود اصلی سازه استفاده شده است. با استفاده از این رابطه، ضریب رفتار گنبدها در قالب یک رابطه خطی بیان می شود و در نهایت مقایسه ای بین ضریب رفتار و پریود این دو نوع گنبد انجام می گیرد.
    کلیدواژگان: ضریب رفتار، پریود طبیعی، گنبدهای شودلر و دندانه ای، تحلیل استاتیکی غیرخطی
  • محمدحسین وفایی*، حسین ابراهیمی فرسنگی صفحه 79
    جهت بهینه سازی گسسته ی وزن (Gravitational Search Algorithm) در این پژوهش الگوریتم جستجوی گرانشی خرپاهای دو بعدی و سازه های فضاکار با استفاده از مقاطع فولادی مورد استفاده قرار گرفته است. برنامه ی کامپیوتری الگوریتم کدنویسی شده است و نتایج بدست آمده از بهینه سازی وزن MATLAB جستجوی گرانشی و برنامه ی آنالیزگر در نرم افزار چندین مثال متداول بهینه سازی سازه ای توسط الگوریتم های بهینه سازی رایج همچون الگوریتم وراثتی، الگوریتم جمعیتمورچگان، الگوریتم جمعیت ذرات، الگوریتم جستجوی هارمونی و چندین الگوریتم دیگر با نتایج بدست آمده از الگوریتم جستجوی گرانشی مقایسه گردیده است که این مقایسه ها کارایی این الگوریتم ابتکاری نوین را در حل مسائل بهینه سازی سازه ای نمایش می دهد.
    کلیدواژگان: الگوریتم های ابتکاری، خرپای دوبعدی، سازه فضاکار، بهینه سازی گسسته، الگوریتم جستجوی گرانشی
|
  • S.M. Zahrai*, A. Khairollahi Page 5
    In this paper، the structural performance of steel rigid frame with pall friction damper is compared with a braced moment resisting frame as existing structure. The existing structure is a 5-story steel frame which is designed based on the 2nd edition of the No. 2800 standard and the performance evaluation is based on seismic retrofit guideline. It is observed that when the slip force reaches to 20 tons، about 100 percent of the total dissipated energy in the structure is dissipated by damper devices، which makes 20 tons be the optimum slip force. Also، under the design basic earthquake، the acceptance criteria for immediate occupancy performance level are satisfied in both frames. Investigating the demand to capacity ratio، DCR، in deformation - controlled actions reveals that in the existing frame about 20 percent of the elements reached nonlinear region and the acceptance criteria for force – controlled actions are hardly satisfied، while all members of the frame with damper remained in elastic behavior and the acceptance criteria for these actions are satisfied with 16 percent safety margin. Similar desirable results are obtained under an earthquake stronger than the basic design earthquake.
    Keywords: Pall friction damper, optimum slip force, Performance evaluation, structural performance level, seismic retrofit
  • M. Mohebbi, K. Shakeri Page 17
    Since the application of structural control systems on nonlinear structures has been limited hence، in this paper designing active mass damper (AMD) for improving the seismic response of nonlinear frames has been studied. To this end، an eight-story steel frame with bilinear hysteretic behavior has been subjected to white noise excitation and AMD system has been designed by using the nonlinear instantaneous optimal control algorithm. For optimization of control system to minimize the maximum drift of structure، consequently the internal forces of the structural elements when a limited capacity has been considered for actuator،distributed genetic algorithm (DGA) has been applied. Also some practical limitations such as actuator capacity and AMD stroke length have been considered in design processes. The results of numerical simulations show the effectiveness of the proposed method in designing optimal AMDs for nonlinear frames. Also comparing the performane of AMD sysyem with that of passive mass damper (TMD) and active tendon control (ATC) shows that the AMD has been more effective in reducing the seismic response of nonlinear frames.
    Keywords: Active Control, Active Mass Damper(AMD), Nonlinear Structure, Distributed Genetic Algorithm(DGA), Nonlinear Structure Control
  • M. Rezaiee, Pajand*, A. R. Naghavi Page 33
    Optimal structural design is obtained by efficiently using material and members'' orientation. In this process، thin structures are designed. These kinds of structures are disabled against buckling. In other words، buckling phenomena causes system inefficiency، in spite of having the ability in the most parts of structure. Therefore، finding buckling load is very important. Generally، in order to study stability and calculating critical load، nonlinear structural analysis should be performed. At first، stability features are briefly discussed in this paper. Following this، some of the geometric nonlinear analysis techniques and stability analysis are reviewed. Finally، some of the interpolation functions are utilized and new methods for stability analysis are proposed.
    Keywords: Geometric Nonlinear Analysis, Spherical Arc, length Technique, Stability Analysis, Interpolation of Tangent Stiffness Matrix, Critical Load, Non, polynomial Interpolation Function
  • S. Ezzatshoar*, N. Fanaie Page 47
    Gate bracing system is a form of concentric bracing systems which is similar to chevron (inverted V) bracing. To provide enough space for openings، the members are not direct and joined together with different slope in one point. Bracing is joined to connection joint of beam and column in its other end. In this paper، overstrength factor، ductility factor and response modification factor of steel frames with gate bracing are evaluated. To do it، buildings with different story numbers on soil type II are considered. Static push over analysis، linear dynamic analysis and nonlinear incremental dynamic analysis are performed using Opensees software. To consider the uncertainties associated with earthquakes and to perform Incremental dynamic analysis procedure، 10 records of sever earthquakes ever happened including records of Bam and Tabas earthquakes are selected. Finally ductility factor، overstrength factor and response modification factor for gate bracing system are calculated and values of 3. 5 and 5 has been suggested for ultimate limit state and allowable stress design method.
    Keywords: Gate Bracing, Response Modification Factor, Overstrength Factor, Ductility Factor, Inceremental Dynamic Analisys
  • Mansoureh Navidpanah*, Rasoul Amirfattahi Page 59
    Automatic inspection of steel surfaces is one of the basic processes in steel production. Most of steel producers have replaced the traditional human-based inspection methods with these new automatic and machine-based Methods. In this paper، a new approach has been proposed for detection and categorization of cold-rolled surface defects. The proposed algorithm is mainly based on artificial MLP neural networks and uncomplicated computational indicators. Experimental results show that the proposed method could detect up to 93. 3% of prevalent defects. In addition، this method is appropriate for real-time implementation because of its satisfactory execution time on a modern computer.
    Keywords: Artificial Neural Networks, Categorization, Surface Defects, Steel Sheet
  • Mahmood Yahyai *, Morteza Chahardoli Page 69
    Knowing space structure behaviors for design of structures in seismic response is important. To guarantee better performance of space domes against strong earthquake from low weight index، safe geometry and high remain resistance. Seismic behavior and natural period of single layer Schewedler and Ribbed domes is studied in this paper. Six domes of both with different spans and the same number of nodes and elements as well as loading conditions are modeled by finite element method. Nonlinear static analysis is carried out. The force-displacement results are used to derive a formula for predicting the fundamental natural period. Using this equation، the behavior factor of domes is obtained in the form of a linear equation. Finally، behavior factor and natural period both of demes are compared.
    Keywords: Behavior Factor, Natural Period, Schewedler, Ribbed Domes, Nonlinear static analysis
  • Mohammad Hossein Vafaee*, Hossein Ebrahimi Farsangi Page 79
    In this paper، the Gravitational Search Algorithm (GSA) is employed for discrete optimization of truss structures using some steel profiles. GSA is compared to other heuristic methods including Genetic Algorithm، Ant colony optimization، Particle swarms optimizer، Harmony Search and some other methods. The performance of the GSA is evaluated through some numerical examples. The results demonstrate the efficiency of the presented method in structural optimization.