دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Experimental Investigation of the Effect of Temperature on the Mechanical Properties of Lightweight Concrete Containing Steel Fibers بررسی آزمایشگاهی تأثیر حرارت بر مشخصات مکانیکی بتن‌های سبک حاوی الیاف فولادی 1 16 3592 10.22091/cer.2025.12611.1613 FA سید کمیل هاشمی دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران. 0000-0002-1864-2867 سید رضا میربزرگی دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران. 0009-0004-4966-3304 Journal Article 2025 03 27 Nowadays, the growth of building construction and the need of lighter but more performance materials are of interest. Adding to, fire incidents highlight the insufficient knowledge of the post fire material properties. Concrete should maintained to resist more and lost less mechanical properties when subjected to high temperatures. Hence, this study investigates the effects of elevated temperatures on the mechanical properties of lightweight concrete containing different volumetric percentage of steel fibers. Specimens were exposed to ambient temperature (25°C), 300°C, and 600°C. Results indicated that increasing the temperature to 300°C led to a relative improvement in compressive and tensile strength. However, at 600°C, a significant degradation in mechanical properties was observed. At 300°C, compressive and tensile strength increased by 12% and 8%, respectively. Conversely, at 600°C, compressive strength decreased by 45%, elastic modulus by 50%, and ultrasonic pulse velocity by 35%. Specimens with 1% steel fibers exhibited optimal performance at 300°C. These findings underscore the necessity of optimizing concrete mixtures with heat-resistant fibers to enhance durability under high-temperature conditions. The achievements of this research not only enhance structural fire safety but are also considered a significant step towards sustainable development by promoting the replacement of conventional dense materials with lightweight concrete. امروزه، رشد ساخت و ساز ساختمان و نیاز به مصالح سبک‌تر اما با عملکرد بهتر مورد توجه محققین می باشد. آتش‌سوزی های رخ داده در دهه های اخیر نیز کمبود اطلاعات لازم در مورد خواص مصالح پس از آتش‌سوزی را برجسته می‌کند. بتن باید برای نقصان خواص مکانیکی کمتر زمانی که در معرض دمای بالا قرار می گیرد، آماده شود. بنابراین این پژوهش تأثیر دمای بالا بر ویژگی‌های مکانیکی بتن سبک حاوی الیاف فولادی با درصدهای حجمی مختلف را بررسی می‌کند. نمونه‌ها در معرض دمای محیط (۲۵ درجه سلسیوس)، ۳۰۰ و ۶۰۰ درجه سلسیوس قرار گرفتند و مشخصات مکانیکی آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دما تا ۳۰۰ درجه سلسیوس منجر به بهبود نسبی در مقاومت فشاری و کششی شد. با این حال، در ۶۰۰ درجه سلسیوس، تخریب قابل توجهی در خواص مکانیکی مشاهده گردید. در دمای ۳۰۰ درجه سلسیوس، مقاومت فشاری و کششی به ترتیب ۱۲ و ۸ درصد افزایش یافت. در مقابل، در دمای ۶۰۰ درجه سلسیوس، مقاومت فشاری ۴۵%، مدول الاستیسیته ۵۰ درصد و سرعت پالس فراصوت ۳۵ درصد کاهش یافت. نمونه‌های حاوی ۱% الیاف فولادی در دمای ۳۰۰ درجه سلسیوس عملکرد بهینه‌ای از خود نشان دادند. این یافته‌ها بر ضرورت بهینه‌سازی مخلوط‌های بتن با الیاف مقاوم به حرارت برای افزایش دوام در شرایط دمای بالا تأکید می‌کنند. دستاوردهای این تحقیق نه تنها ایمنی سازه‌ها در برابر آتش را افزایش می‌دهد، بلکه با ترویج جایگزینی مواد متراکم متعارف با بتن سبک، گامی مهم در جهت توسعه پایدار محسوب می‌شود. https://cer.qom.ac.ir/article_3592_5a93d11269c1eb8aff5b9c27edf9b254.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Seismic Vibration Control of the Special Truss Moment Frame (STMF) Using Buckling Restrained Braces and Tuned Mass Dampers کنترل ارتعاشات لرزه‌ای سازه قاب خمشی خرپایی ویژه با استفاده از مهاربندهای کمانش‌تاب و میراگرهای جرمی تنظیم‌شده 17 30 3686 10.22091/cer.2025.12392.1603 FA ساسان مستقیمی طهرانی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. 0009-0006-9084-9519 مرتضی رئیسی دهکردی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. 0000-0003-2364-1268 الهام رجبی گروه پژوهشی تحلیل کمی و کیفی سیالات و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران. 0000-0003-1384-1792 Journal Article 2025 02 16 Vibration control of structures includes passive, semi-active, active and hybrid control. Tuned mass dampers (TMDs) as one of the most effective methods for passive control of structures are in the focus of researches in recent years. In this paper, 10-story special truss moment frame (STMF), in the state without buckling restrained braces (BRBs), with the presence of BRBs, as well as the addition of TMDs on the structure equipped with BRBs, has been investigated under different earthquakes, regardless of the effect of the site. In this regard, TMDs with a mass ratio of 2% of the mass of the structure have been installed at six points on the roof of the structure. The results suggest the appropriate performance of TMDs and BRBs together. The amount of improvement in the results compared to the case without BRBs in structure is 27.95%. The effect of adding TMDs in reducing the vibrations of the structure is almost the same as the case with BRBs. کنترل ارتعاشات سازه‌ها با استفاده از روش‌های مختلف شامل کنترل غیرفعال، نیمه‌فعال، فعال و حالت ترکیبی امکان‏پذیر است. یکی از موثرترین روش‌های کنترل غیرفعال سازه‌ها، استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم‌شده می‌باشد که در مطالعات اخیر به طور گسترده مورد توجه بوده است. در این مطالعه سازه 10‌ طبقه قاب خمشی خرپایی ویژه، در حالت بدون وجود مهاربند کمانش‌تاب، با وجود مهاربند کمانش‌تاب و همچنین افزودن میراگر جرمی تنظیم‌شده بر روی سازه دارای مهاربند کمانش‌تاب تحت اثر نیروی زلزله، با صرف‌نظر از تأثیر ساختگاه، مورد بررسی قرار گرفته است. در حالت استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم‌شده، این میراگرها با نسبت جرمی دو درصد جرم سازه در شش نقطه بام سازه جانمایی و نصب شده‌اند. نتایج تحلیل‌های دینامیکی فزاینده عملکرد بسیار خوب میراگر جرمی و مهاربند کمانش‌تاب به صورت توأم را نشان می‌دهد. به گونه‏ای که مقدار بهبود نتایج نسبت به حالت بدون وجود مهاربند کمانش‌تاب در سازه 27.95 درصد می‌باشد. میزان تأثیر افزودن میراگر جرمی تنظیم‌شده به سازه در کاهش ارتعاشات سازه با حالت افزودن مهاربند کمانش‌تاب تقریبا برابر است. https://cer.qom.ac.ir/article_3686_c929c427ba7faea4d8886500aa206a9c.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Noncoaxial Response of Sands Influenced by Grain Shape and Anisotropy: Insights from Hollow Cylinder Testing بررسی اثر مورفولوژی ذرات و ناهمسانی بر رفتار ناهمراستای ماسه‌ها با استفاده از دستگاه برش سیلندر توخالی 31 45 3687 10.22091/cer.2025.13107.1628 FA سالار حافظان دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. 0000-0001-9932-3907 هادی بهادری استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. 0000-0002-2735-2626 Journal Article 2025 06 03 A comprehensive understanding of the noncoaxial behavior of sands, particularly under complex loading conditions, is critical for the safe and efficient design of geotechnical structures. Noncoaxiality refers to the deviation between the orientations of the principal stress and the principal plastic strain rate vectors during plastic deformation. This study investigates the influence of particle morphology, specifically shape and sphericity, on the noncoaxial response of granular soils. A series of hollow torsional cylinder tests were conducted on sands with distinct particle characteristics, including Hamedan, Chamkhale, Firoozkooh, Leighton Buzzard, and Ottawa sands. The specimens were subjected to monotonic loading paths under varying principal stress rotation angles of 15°, 30°, and 60° to evaluate the effect of stress directionality on their deformation behavior. The results reveal that both principal stress orientation and particle sphericity significantly affect the degree of noncoaxiality. Furthermore, a comparative analysis was performed to quantify the relative impact of these factors, providing valuable insights into the micromechanical origins of noncoaxial deformation in sands. These findings contribute to enhancing predictive models for soil behavior under multidirectional shear loading conditions. درک رفتار ناهمراستای ماسه‌ها، به‌ویژه تحت بارگذاری‌های پیچیده، برای طراحی ایمن و بهینه در مهندسی ژئوتکنیک ضروری است. رفتار ناهمراستا به عدم تطابق جهت‌های تنش اصلی و نرخ کرنش پلاستیک اصلی در طی تغییرشکل پلاستیک اشاره دارد. در این پژوهش، علاوه بر بررسی تأثیر ناهمسانی، اثر شکل و کرویت ذرات ماسه بر رفتار ناهمراستای آن‌ها بررسی شده است. به این منظور، آزمایش‌هایی بر روی ماسه‌های با اشکال مختلف ذرات (همدان، چمخاله، فیروزکوه، لیتون بازارد و اتاوا) با استفاده از دستگاه استوانه پیچشی توخالی انجام شد. نمونه‌ها تحت مسیرهای بارگذاری مونوتونیک و زوایای تنش اصلی 15، 30 و 60 درجه قرار گرفتند تا اثر تغییرات جهت تنش اصلی بر رفتار ماسه ارزیابی شود. نتایج نشان داد که تغییرات جهت تنش‌های اصلی و همچنین تغییرات اندازه شاخص کرویت هر دو در مقدار ناهمراستایی، اثر بسزایی دارند. همچنین با اندازه‌گیری‌های انجام‌شده به مقایسه درجه اثرگذاری هرکدام از عوامل عنوان شده بر پدیده ناهمراستایی پرداخته شد. https://cer.qom.ac.ir/article_3687_aa1157e12209e2a0f19f5310f51c07fc.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Investigating the Cyclic and Post-Cyclic Behavior of Marl Soil Contaminated with Used Motor Oil بررسی رفتار سیکلی و فراسیکلی خاک مارن آلوده شده به روغن سوخته 47 65 3702 10.22091/cer.2025.11950.1589 FA علیرضا دشتی گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0001-6092-8802 مهدی خداپرست گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0002-4007-4093 مجید یزدان دوست گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0003-4355-118X Journal Article 2025 01 06 Soil contamination has been on the rise with the increasing demand for oil and its derivatives, leading to both environmental hazards and potential impacts on the geotechnical behavior of soils. Leakage of pollutants such as used motor oil into roadbeds and subgrade layers is considered a major challenge. Fine-grained cohesive soils, such as marl, are particularly more sensitive to moisture and hydrocarbon pollutants compared to other soil types. Despite numerous studies on the monotonic behavior of marl soils, less attention has been given to their cyclic and post-cyclic behavior. This study has evaluated the effect of used motor oil contamination on the cyclic and post-cyclic behavior of marl soil using a simple shear device. Marl soil samples were mixed with 0, 4, 8, 12, and 16% by weight of used motor oil and subjected to testing. The results indicated that an increase in the percentage of used motor oil up to 16% led to a 27% reduction in shear strength. Moreover, this contaminant reduced soil cohesion and internal friction angle by up to 47 and 6% before cyclic loading, and by 29% and 14% after it, respectively. However, the shear strength and cohesion improved after cyclic loading. Under cyclic loading, an increase in the oil content resulted in higher damping ratios and lower shear modulus values. Additionally, increasing the vertical stress led to an increase in shear modulus and a decrease in damping ratio. An increase in strain amplitude after 20 cycles led to a maximum of 89% increase in damping ratio, observed in the samples containing 16% oil under a vertical stress of 150 kPa. SEM analysis of the contaminated samples revealed reduced porosity and increased sample cohesion after cyclic loading compared to pre-loading conditions. آلودگی منابع خاک با افزایش نیاز روز‌افزون بشر به نفت و فرآورده­های آن سیری صعودی داشته است. در این خصوص نشت آلاینده­هایی نظیر روغن سوخته در بستر راه­ها و نفوذ به لایه­های زیرین راهسازی به عنوان یک چالش تلقی شده است. با توجه به اینکه بستر این راه ها تحت بارهای متناوب ترافیکی هستند، بررسی رفتار سیکلی و فراسیکلی این خاک­ها حائز اهمیت می­باشد. از طرف دیگر تاثیر­پذیری خاک­های ریزدانه چسبنده مانند خاک­های مارن نسبت به افزایش رطوبت و آلاینده­های هیدروکربنی در مقایسه با دیگر انواع خاک­ها­ به مراتب بیشتر می­باشد. علی­رغم آن­که مطالعات بسیاری برای بررسی رفتار مونوتونیک خاک مارن صورت گرفته اما به رفتار سیکلی و فراسیکلی آن کمتر پرداخته شده است. از این رو در این مطالعه، تاثیر آلاینده روغن سوخته بر رفتار سیکلی و فراسیکلی خاک مارن با دستگاه برش ساده مورد ارزیابی قرار گرفته است. نمونه­های خاک مارن با صفر، 4، 8، 12 و 16 درصد وزنی روغن سوخته ترکیب و مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج این آزمایش­ها نشان داد که افزایش روغن سوخته تا 16 درصد موجب کاهش 27 درصدی مقاومت برشی شد. همچنین این آلاینده حداکثر 47 و 6 درصد قبل از بارگذاری سیکلی و 29 و 14 درصد پس از آن چسبندگی و زاویه اصطکاک خاک را کاهش دادند. همچنین این دو پارامتر پس از اعمال بار­سیکلی بهبود یافتند. تحت بارگذاری­های سیکلیک با افزایش درصد روغن سوخته نسبت میرایی افزایش و مدول برشی کاهش یافت. از طرفی افزایش سربار باعث افزایش مدول برشی و کاهش میرایی شد. افزایش دامنه کرنش پس از20 سیکل منجر به افزایش حداکثری 89 درصدی میرایی گشت که در نمونه­های حاوی 16 درصد آلاینده تحت سربار 150 کیلوپاسکال رقم خورد. نتایج آزمایش­ها SEM که به منظور بررسی ریزساختاری نمونه­های آلوده­شده صورت گرفت، کاهش تخلخل و افزایش پیوستگی نمونه­ را پس از بارگذاری سیکلی نسبت به پیش از آن نشان داد. https://cer.qom.ac.ir/article_3702_06fbfb98d8cec568b3a9fb121c2c96e9.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Optimal Design of Space Structures Considering Connection Stiffness Using a Machine Learning Based Surrogate Model طراحی بهینه سازه های فضاکار با در نظر گرفتن سختی اتصالات با استفاده از مدل جایگزینی مبتنی بر یادگیری ماشین 67 82 3695 10.22091/cer.2025.13271.1635 FA مجید ایلچی قزاآن دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0000-0001-6689-9301 مصطفی شریفی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. 0009-0003-8992-4321 سویم رحیم بخش خیابانی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران. 0009-0000-4252-9234 Journal Article 2025 07 02 In this research, the optimal design of space structures considering the actual stiffness of connections is performed using a surrogate model based on a machine learning algorithm. Space structures, as one of the most important types of lightweight and robust structural systems, often have semi-rigid connections whose behavior is conventionally idealized as either rigid or pinned. This unrealistic assumption can lead to an increase in structural weight or construction costs. Therefore, incorporating the actual stiffness of connections into the optimal design process can result in reduced overall structural weight and improved efficiency. Since accurately calculating the total structural weight including the weight and costs associated with connections, which account for approximately 15 to 45 percent of the total weight is essential, connection weight has also been included in the objective function. To reduce computational costs, a surrogate model based on a machine learning algorithm is employed. Moreover, to enhance the accuracy and efficiency of the surrogate model, an active learning method is used for the intelligent selection of training data. The results indicate that the proposed method is capable of finding optimal solutions with fewer analyses compared to metaheuristic algorithms. According to the results, 800-member and 1016-member space structures with semi-rigid connections have 4.25% and 14.48% less weight, respectively, compared to structures with pinned and rigid connections. در این پژوهش، طراحی بهینه سازه‌های فضاکار با در نظر گرفتن سختی واقعی اتصالات به کمک یک مدل جایگزینی مبتنی بر الگوریتم یادگیری ماشین صورت گرفته است. سازه‌های فضاکار به عنوان یکی از مهم‌ترین انواع سازه‌های سبک و مقاوم، اغلب دارای اتصالاتی با رفتار نیمه‌صلب هستند که در طراحی‌های متداول به صورت ایده‌آل صلب یا مفصلی در نظر گرفته می‌شوند. این فرض غیرواقعی می‌تواند منجر به افزایش وزن سازه یا افزایش هزینه‌های اجرایی شود. بنابراین، لحاظ کردن سختی واقعی اتصالات در طراحی بهینه می‌تواند به کاهش وزن کلی سازه و افزایش کارایی آن منجر شود. از آنجا که محاسبه دقیق وزن سازه شامل هزینه‌های مرتبط با اتصالات نیز ضروری است و حدود ۱۵ تا ۴۵ درصد از وزن کل سازه را تشکیل می‌دهد، در این پژوهش وزن اتصالات نیز در تابع هدف لحاظ شده است. به منظور کاهش هزینه‌های محاسباتی، از یک مدل جایگزینی مبتنی بر الگوریتم یادگیری ماشین استفاده شده است. همچنین، به منظور افزایش دقت و کارایی مدل جایگزینی، از یک روش یادگیری فعال برای انتخاب هوشمندانه داده‌های آموزشی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که روش پیشنهادی با تعداد تحلیل‌های کمتری نسبت به الگوریتم فراابتکاری قادر به یافتن جواب بهینه است. طبق نتایج مشاهده شد که سازه‌های فضاکار ۸۰۰ عضوی و ۱۰۱۶ عضوی دارای اتصالات نیمه‌صلب به ترتیب 4.25 و 14.48 درصد وزن کمتری نسبت به سازه‌های دارای اتصالات مفصلی و صلب دارند. https://cer.qom.ac.ir/article_3695_536cdaf2e07c43f71f27fee68ce0c213.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Investigating the Effect of Different Sediment Thicknesses on the Seismic Behavior of the Javeh Concrete Roller Dam at Different Reservoir Elevation Levels بررسی تاثیر ضخامت های مختلف رسوب بر رفتار لرزه ای سد بتنی غلتکی ژاوه در ترازهای ارتفاعی متفاوت مخزن 83 96 3696 10.22091/cer.2025.13136.1629 FA مجید پاسبانی خیاوی استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. 0000-0002-8233-0155 احسان تیموری فارغ‌التحصیل دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران. امیرمحمد ایران نژاد دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. Journal Article 2025 06 04 Concrete dams are critical infrastructures, and their seismic safety assessment is of great importance. Among various influencing factors, the presence of sediment in dam reservoirs can significantly affect the seismic response of these structures. This study aims to investigate the impact of sediment on the dynamic behavior of concrete roller-compacted dams, using the Javeh Dam as a case study. Finite element analysis was performed using ANSYS software, with sediment layers ranging from 2 to 20 meters and reservoir levels set at 50%, 70%, and 100%. Key parameters evaluated include maximum horizontal displacement and the first and third principal stresses at the heel and toe of the dam. The results indicate that sediment thickness and water level can either increase or decrease stress and displacement depending on the specific conditions. At 50% and 70% reservoir levels, sediment presence had minimal influence on structural response. However, under full reservoir conditions, sediment thicknesses up to 7 meters increased stress and displacement values. Beyond 7 meters, these values began to decrease. Specifically, for sediment thicknesses of 2, 5, and 7 meters under full reservoir conditions, the first principal stress at the dam heel increased by 19.06%, 14.65%, and 5.20%, respectively, compared to the no-sediment case. These findings emphasize the importance of accounting for actual sediment conditions in seismic analysis and design of concrete dams to ensure structural integrity and safety. سدهای بتنی جزو سازه­های مهم بوده و ارزیابی ایمنی آن­ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این میان وجود رسوبات ته‌نشین‌شده در مخازن سدها یکی از عوامل تأثیرگذار بر پاسخ لرزه‌ای این سازه‌ها محسوب می‌شود. از این رو در این تحقیق سعی بر بررسی جامع تأثیر رسوب بر رفتار دینامیکی سد بتنی غلتکی شده است بدین منظور سد بتنی غلتکی ژاوه به عنوان مطالعه موردی در نظرگرفته شده است. برای مدلسازی و آنالیز از روش اجزای محدود و نرم­افزار ANSYS استفاده شده است. آنالیز با در نظرگرفتن ضخامت‌های مختلف رسوب از 2 تا 20 متر و سه تراز مختلف مخزن شامل 50، 70 و 100 درصد انجام شده است. بیشینه تغییرمکان افقی، تنش‌های اصلی اول و سوم در نواحی پاشنه و پنجه مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش ضخامت رسوب و تراز آب می‌تواند بسته به شرایط، منجر به افزایش یا کاهش مقادیر تنش و جابجایی شود. برای ترازهای50 و 70 متری حضور رسوبات تاثیر چندانی بر پاسخ سازه ندارند. برای حالت مخزن پر حضور رسوبات در ضخامت­های کم و تا 7 متری مقادیر پاسخ­ها را افزایش داده و پس از آن کاهش می­دهد که در این میان بیشترین افزایش پاسخ برای حالت رسوب 2متری اتفاق می­افتد. مقدار تغییرات بیشینه تنش اصلی اول برای ضخامت رسوب 2، 5 و 7 متری نسبت به حالت بدون رسوب در پاشنه سد برای مخزن پر به ترتیب برابر با 19.06، 14.65 و 5.20 درصد است. این یافته‌ها ضرورت در نظر گرفتن شرایط واقعی رسوب در تحلیل‌های لرزه‌ای سدهای بتنی را برجسته می‌سازد. https://cer.qom.ac.ir/article_3696_c27397fbb58cd518b6e714ad631865bc.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Damage Identification in Moment Frames Using Mode Shape Parameters and IMRFO Algorithm شناسایی آسیب در سازه‌های قاب خمشی با استفاده از پارامتر شکل مودی و الگوریتم‌ فراابتکاری IMRFO 97 116 3727 10.22091/cer.2025.13741.1648 FA سهیل سبزواری دانشجوی دکتری سازه، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه سمنان 0000-0002-8972-0711 حسین نادرپور استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان 0000-0002-4179-7816 مجید قلهکی استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان 0000-0002-9904-8623 Journal Article 2025 06 10 This study presents a novel finite element model updating approach for accurate damage identification in moment-resisting frames. The proposed objective function, which integrates mode shape parameters with natural frequencies, demonstrates high sensitivity in detecting both the location and severity of structural damage. To solve the associated optimization problem, an Improved Manta Ray Foraging Optimization (IMRFO) algorithm is employed, enhanced with a Tent chaotic map, bidirectional search strategy, and Lévy flight to address the limitations of the standard MRFO, such as low convergence accuracy and susceptibility to local optima. The Tent map ensures a uniform distribution of initial solutions, the bidirectional search broadens the exploration space, and Lévy flight enables escape from local optima. IMRFO achieves high accuracy and robustness in optimizing the objective function across multiple damage scenarios and noise levels, with an average error below 2% over 20 independent runs, outperforming other algorithms. This framework, combining the mode shape-based objective function with IMRFO, offers a precise, robust, and computationally efficient solution for structural health monitoring. این پژوهش روشی نوین مبتنی بر به‌روزرسانی مدل اجزا محدود برای شناسایی دقیق آسیب در قاب‌های خمشی ارائه می‌دهد. تابع هدف پیشنهادی با تأکید بر پارامتر شکل مودی و ترکیب آن با فرکانس‌های طبیعی، حساسیت بالایی برای شناسایی دقیق شدت و محل آسیب ایجاد می‌کند. برای حل مسئله معکوس، بهینه‌سازی این تابع هدف با استفاده از الگوریتم بهبودیافته جستجوی غذای سفره‌ماهی (IMRFO) انجام می‌گیرد که با استفاده از نگاشت آشوبناک Tent، استراتژی جستجوی دوطرفه و پرواز لوی، کاستی‌های MRFO استاندارد مانند دقت پایین همگرایی و گیر افتادن در بهینه‌های محلی را برطرف می‌کند. نگاشت Tent توزیع یکنواخت راه‌حل‌های اولیه را بهبود می‌بخشد، جستجوی دوطرفه باعث گسترش دامنه و پرواز لوی خروج از بهینه‌های محلی را تقویت می‌کند. IMRFO در سناریوهای متفاوت آسیب و تحت نویزهای مختلف با خطای کمتر از 2% در میانگین 20 اجرای مستقل، دقت و مقاومت بالایی در بهینه‌سازی تابع هدف را در مقایسه با الگوریتم‌های دیگر نشان داد. این چارچوب با تابع هدف نوآورانه مبتنی بر پارامتر شکل مودی و IMRFO، راهکاری دقیق، مقاوم و محاسباتی بهینه برای پایش سلامت سازه‌ای فراهم می‌کند. https://cer.qom.ac.ir/article_3727_237d737afb1d52d561ff98914d52df70.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Predicting Compressive Behavior of Inorganic Matrix Composite Confined Columns Using Empirical and Machine Learning Methods واسنجی رفتار فشاری نمونه ستون‌های محصورشده با کامپوزیت‌های پایه‌معدنی به کمک رابطه‌های تجربی و روش‌های یادگیری ماشین 117 140 3792 10.22091/cer.2025.13648.1646 FA عاطفه سلیمانی گروه مهندسی عمران، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران 0000-0003-0277-1055 علی‌محمد محمدی گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران 0009-0006-7663-9013 هاشم جهانگیر گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، گروه پژوهشی فناوری‌های نوین در مهندسی عمران، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران 0000-0003-3099-4045 Journal Article 2025 08 15 Inorganic matrix composites are considered an advanced method for structural retrofitting due to their low weight, high strength, rapid installation, and environmental compatibility. This study evaluates the confinement behavior of circular concrete columns wrapped with inorganic matrix composites. A database of 92 experimental specimens was compiled, considering key input parameters: column diameter, number of confinement layers, fiber elastic modulus, fiber thickness, ultimate strain, and unconfined compressive strength. Existing empirical models were found inadequate for accurately predicting strength enhancement. Consequently, an artificial neural network (ANN) with nine hidden neurons was developed, achieving high prediction accuracy (R=0.9952 and 0.9990; MSE=0.000187 and 0.0000069; MAPE=1.6871% and 0.6795% for training and testing, respectively). Among previous models, Triantafillou et al.’s formula showed the best performance. Sensitivity analysis quantitatively indicated that unconfined compressive strength (fco) has the greatest influence on strength enhancement (92.20%), while the number of confinement layers has the least influence (5.81%). The proposed ANN model provides a reliable tool for accurate prediction and practical design of inorganic matrix composites -confined concrete columns. کامپوزیت‌های پایه‌معدنی به‌علت وزن کم، مقاومت زیاد و سازگاری با محیط زیست، یکی از روش‌های نوین مقاوم‌سازی به‌شمار می‌رود. در این پژوهش، به ارزیابی رفتار محصورکنندگی این کامپوزیت‌ها پرداخته شده است. برای این منظور، با در نظر گرفتن عامل‌های ورودی اثرگذار شامل قطر نمونه ستون‌ها، تعداد لایه‌های محصورکننده، ضریب کشسانی، ضخامت و کرنش نهایی الیاف در کامپوزیت استفاده‌شده و مقاومت فشاری نمونه‌ستون در حالت محصورنشده، پایگاه داده‌ای دارای 92 نمونه‌ستون بتنی با مقطع دایره‌ای محصورشده با کامپوزیت‌های پایه‌معدنی از پژوهش‌های آزمایشگاهی پیشین گردآوری شد و دقت رابطه‌های موجود برای تخمین ‌مقاومت فشاری ستون‌های محصورشده ارزیابی شد. نتیجه‌ها نشان دادند که رابطه‌های موجود توانایی مناسبی برای تخمین مقاومت فشاری در ستون‌های محصورشده را ندارند. از این رو، با در نظر گرفتن 80% داده‌ها برای مرحله آموزش و 20% باقی‌مانده برای مرحله آزمون، شبکه‌ عصبی مصنوعی با تعداد بهینه 9 نورون در لایه‌ پنهان ایجاد شد که توانست با مقدارهای R به‌ترتیب برابر با 0.9952 و 0.999 و مقدارهای اندک خطای MSE به‌ترتیب برابر 0.000187 و 0.0000069 و خطای MAPE به‌ترتیب برابر1.6871% و 0.6795% در مرحله‌ آموزش و آزمون، رابطه‌ای دقیق برای برآورد ‌مقاومت فشاری ستون‌های محصورشده ارایه دهد. نتیجه‌ها نشان داد که از میان رابطه‌های موجود، رابطه‌ ارایه‌شده در پژوهشTriantafillou و همکاران کارایی بهتری دارد. نتیجه‌های انجام تحلیل حساسیت نیز بیان‌گر این بودند که مقاومت فشاری ستون در حالت محصورنشده با نسبت اهمیت 20.92% بیشترین اثر و تعداد لایه‌های محصورکننده با نسبت اهمیت 5.81% کمترین اثر را بر افزایش مقاومت فشاری ستون‌های محصورشده داشته‌اند. https://cer.qom.ac.ir/article_3792_6b74b6ad910849030320814965ab4e51.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Enhancing the Flexural Characteristics of Stabilized Kaolinite Clay by Reinforcing with Composite Fiber تقویت ویژگی‌های خمشی رس کائولینیت تثبیت‌شده با تسلیح به الیاف مرکب 141 157 3852 10.22091/cer.2025.13895.1652 FA محمودرضا عبدی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران. 0000-0002-3473-9677 الهام عباسی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران. 0009-0007-2549-9679 مهدی صفدری سه‌گنبد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران. 0000-0003-0612-535X Journal Article 2025 09 16 In this research, a new type of fiber known as composite fibers has been utilized to enhance the flexural properties of stabilized clay. The core of the composite fiber consists of elastane, while its shell is composed of numerous polyester fibers. In this regard, kaolinite clay, lime at weight contents of 1, 3, and 5%, and composite fibers at weight contents of 1.5, 2.5, and 3.5%, with lengths of 6 and 12 mm, have been employed for sample preparation, along with curing periods of 7 and 28 days. For quantitative and qualitative investigations, three-point bending tests, as well as optical and scanning electron microscopy, have been employed. The results indicated that the reinforcement of stabilized kaolinite with composite fibers led to improvements of 10 to 78% in flexural strength and a factor 3.1 to 41.5 in the corresponding strain. The findings also demonstrated that the performance of composite fibers in enhancing the strength and ductility of stabilized kaolinite is directly related to the content and length of the fibers, the lime content, and the curing time. Furthermore, quantitative evaluations revealed that the dual structure of the composite fibers, particularly the polyester shell wrapped around the elastane core, created suitable mechanical interaction with the soil due to their high number and perpendicular orientation to the tensile direction, effectively strengthening resistance against pull-out forces. در این پژوهش، از یک نوع الیاف جدید به نام الیاف مرکب جهت تقویت ویژگی‌های خمشی رس تثبیت‌شده استفاده گردیده است. هسته‌ الیاف مرکب شامل یک لیف الاستان و پوسته‌ آن متشکل از تعداد زیادی الیاف پلی‌استر می‌باشد. در این راستا، از رس کائولینیت، آهک با محتوای وزنی 1، 3 و 5 درصد، الیاف مرکب با مقادیر وزنی 1.5، 2.5 و 3.5 درصد و طول‌های 6 و 12 میلی‌متر جهت آماده‌سازی، و دوره‌های 7 و 28 روزه برای عمل‌آوری نمونه‌ها استفاده شده است. به منظور بررسی‌های کمی و کیفی، آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای و میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی به کار گرفته شده‌اند. نتایج نشان دادند که تسلیح کائولینیت تثبیت‌شده با الیاف مرکب موجب بهبود 10 تا 78 درصدی مقاومت خمشی و 3 تا 41.5 برابری کرنش متناظر با آن گشته است. یافته‌ها همچنین نشان دادند که عملکرد الیاف مرکب در افزایش مقاومت و شکل‌پذیری خمشی کائولینیت تثبیت‌شده رابطه‌ مستقیمی با محتوای وزنی و طول الیاف، مقدار وزنی آهک و زمان عمل‌آوری داشته است. علاوه بر آن، ارزیابی‌های کمی آشکار کردند که ساختار دو بخشی الیاف مرکب به خصوص پوسته‌ پلی‌استری پیچیده شده به دور هسته‌ الاستان، به دلیل تعداد بالا و عمود بودن بر راستای کشش، اندرکنش مکانیکی مناسبی با خاک ایجاد نموده و به خوبی در برابر نیروهای بیرون‌کشیدگی مقاومت نموده‌ است.  https://cer.qom.ac.ir/article_3852_b5a00ca39ec4757aea29d0b83deb08f3.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Opposition-Switching Search for Optimal Seismic Control by Tuned Mass Damper Considering Soil-Structure Interaction طرح بهینه میراگر جرمی متوازن تحت اندرکنش خاک-سازه به کمک الگوریتم جستجوی تقابلی متناوب 159 170 3967 10.22091/cer.2025.13052.1630 FA محسن شهروزی گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، کرج، ایران 0000-0003-3531-1979 سید حسین حسینی لواسانی گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، کرج، ایران 0000-0002-9524-9399 جواد قلی زاده دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، کرج، ایران 0009-0007-5469-3075 Journal Article 2025 06 08 In this study, the optimal design of a tuned mass damper (TMD) considering soil–structure interaction (SSI) is investigated. To this end, the objective function is formulated based on minimizing the H∞ norm of the roof-displacement transfer function in the frequency domain. The TMD parameters are optimized utilizing Opposition-Switching Search (OSS). It is a powerful metaheuristic algorithm that applies opposition-based learning in its particular steps to effectively seek the design space for global optimum. After obtaining the optimal parameters, seismic performance of the controlled structure is evaluated both in the frequency domain and under a set of far-field and near-field earthquake records in the time domain. Consequently, significant reduction in the seismic responses of structure was observed in each case due to the proposed control by the optimized TMD. Furthermore, the controlled system exhibits better performance under far-field ground motions. In addition, comparison between the rigid, stiff, and soft soil conditions shows that soil flexibility has a remarkable influence on both the optimal parameters and the performance of the TMD. These findings highlight the importance of simultaneous consideration of SSI effects and optimal TMD design in achieving efficient seismic control.   در این پژوهش، طراحی بهینه میراگر جرمی متوازن تحت اندرکنش خاک- سازه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، تابع هدف بر پایه حداقل‌سازی نرم H_∞ تابع تبدیل جابجایی بام در حوزه فرکانس تعریف شده و پارامترهای میراگر با استفاده از جستجوی تقابلی متناوب بهینه‌سازی شده‌اند. این الگوریتم فراابتکاری به شیوه خاص خود از یادگیری تقابلی برای جستجوی موثر بهینه سراسری بهره می برد. پس از تعیین مقادیر بهینه، عملکرد لرزه‌ای سازه در حوزه فرکانس و تحت مجموعه‌ای از رکوردهای حوزه دور و نزدیک در حوزه زمان ارزیابی شده است. نتایج بیانگر کاهش قابل توجه پاسخ‌های لرزه‌ای سازه در حالت کنترل‌شده در مقایسه با سازه اولیه، متعاقب تنظیم بهینه میراگر در هر حالت است. همچنین مشاهده شد که سیستم کنترل در تحریک‌های حوزه دور عملکرد بهتری نسبت به حوزه نزدیک دارد. افزون بر این، مقایسه حالات پی صلب، خاک سخت و خاک نرم نشان می‌دهد که شرایط خاک اثر معناداری بر مقادیر بهینه و کارایی سیستم میراگر دارد. نتایج تحقیق حاضر بیانگر اهمیت توجه هم‌زمان به اندرکنش خاک- سازه و انتخاب بهینه پارامترهای میراگر در تحقق عملکرد مطلوب کنترل لرزه‌ای می‌باشد. https://cer.qom.ac.ir/article_3967_80d0d7bd958b1a9d32148626c46f170c.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Numerical Evaluation of the Seismic Performance of a Concrete Staircase Isolated with Compression Struts ارزیابی عددی عملکرد لرزه‌ای دستگاه پله بتنی جداسازی شده با ستونک فشاری 171 183 3969 10.22091/cer.2025.13975.1655 FA سید محمد چاوشی گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0009-0002-7204-2763 احسان دهقانی فیروزآبادی گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0002-7030-5948 شکیبا کمالی گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0009-0000-9905-2414 Journal Article 2025 09 28 The reinforced concrete stair system, as a critical component of a safe egress path in buildings, has shown considerable vulnerability during past earthquakes. Despite the widespread use of seismic separation techniques, their effectiveness requires careful evaluation. The objective of this study is to numerically assess the performance and failure mechanisms of a commonly used separation method—namely, the use of compression struts in reinforced concrete moment-resisting frames. To this end, four finite element models were developed: a bare frame (baseline), a fully connected stair–frame system, and two separated configurations using compression struts (one with a continuous flight and another with the flights separated at the mid-landing). These models were subjected to nonlinear static analysis in ABAQUS. The results indicate that the commonly used configuration with continuous flights is ineffective in reducing stiffness and seismic interaction with the main structure. This model exhibits similar behavior to the fully connected stair system, with plastic hinges forming in the stair flights. In contrast, separating the flights at the mid-landing eliminates damage in the flights but concentrates it within the compression struts, which may still compromise the safety of the egress path. This study highlights the inherent limitations of the compression-strut separation method and emphasizes the necessity of complete flight separation at the mid-landing as a design requirement. دستگاه پله بتنی به عنوان جزء حیاتی مسیر خروج ایمن در ساختمان‌ها، در زلزله‌های گذشته آسیب‌پذیری قابل‌توجهی از خود نشان داده است. با وجود رواج روش‌های جداسازی لرزه‌ای، کارایی آن‌ها نیازمند ارزیابی دقیق است. هدف این پژوهش، ارزیابی عددی عملکرد و مکانیزم‌های خرابی یک روش متداول جداسازی، یعنی استفاده از ستونک‌های فشاری در قاب‌های خمشی بتن آرمه است. بدین منظور، چهار مدل اجزا محدود شامل قاب بدون پله (مبنا)، قاب با پله کاملا متصل و دو حالت جداسازی با ستونک فشاری (با رمپ یکپارچه و با رمپ جداشده در پاگرد میانی) در نرم‌افزار ABAQUS تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جداسازی با ستونک فشاری در حالت اجرایی رایج (رمپ یکپارچه)، در کاهش سختی و اندرکنش لرزه‌ای با سازه اصلی ناکارآمد است. این مدل، با تشکیل مفاصل پلاستیک در رمپ‌ها، عملکردی مشابه حالت پله کاملا متصل از خود نشان می‌دهد. در مقابل، جداسازی رمپ‌ها در پاگرد میانی، خرابی را از رمپ‌ها حذف می‌کند؛ اما آسیب را در ستونک‌های فشاری متمرکز می‌سازد که این امر همچنان می‌تواند ایمنی مسیر خروج را تهدید کند. این پژوهش محدودیت‌های ذاتی روش جداسازی با ستونک فشاری را برجسته کرده و بر لزوم جداسازی کامل رمپ‌ها در پاگرد میانی به عنوان یک الزام طراحی تأکید می‌نماید. https://cer.qom.ac.ir/article_3969_941141ffcdb9ca1b2662f6b1d839271a.pdf

دانشگاه قم پژوهش های زیرساخت های عمرانی 2783-140X 11 2 2025 12 22 Mechanical Behavior of a Cylindrical Chlorobutyl-Based Viscoelastic Damper: An Experimental Study بررسی تجربی رفتار مکانیکی میراگر ویسکوالاستیک استوانه‌ای بر پایه پلیمر کلروبوتیل 185 200 3970 10.22091/cer.2025.13211.1632 FA صنم انصاری قدیم گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. 0009-0000-8119-4975 علیرضا مناف‌پور استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. 0000-0002-9274-5813 Journal Article 2025 06 18 In recent decades, viscoelastic dampers have attracted the attention of many researchers due to their reasonable cost, ease of construction, and high energy dissipation capacity. The mechanical characteristics of these dampers are directly influenced by the properties of the polymeric materials used in their fabrication. Such materials are sensitive to displacement amplitude, loading frequency, temperature, and geometry, making the process of finding a suitable viscoelastic composition for damper design both complex and time-consuming. In this study, small-scale planar dampers were first constructed to compare two polymeric compositions: one based on natural rubber and the other on chlorobutyl rubber. The results of cyclic loading tests showed that the viscoelastic damper made with chlorobutyl polymer exhibited significantly better damping performance than the one made with natural rubber. Based on these findings, full scale cylindrical dampers were fabricated using the chlorobutyl based composition and tested under cyclic loading with a hydraulic jack. The goal was to investigate the effects of loading rate, thickness of the viscoelastic layer, and applied strain. The results indicated that increasing the loading rate and strain led to greater energy dissipation and load bearing capacity. Additionally, while reducing the viscoelastic layer thickness had little impact on damping, it did enhance the load bearing capacity. در دهه‌های اخیر، میراگرهای ویسکوالاستیک به‌دلیل هزینه‌ مناسب، سهولت ساخت و قابلیت اتلاف انرژی بالا، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده‌اند. مشخصات مکانیکی این میراگرها به‌طور مستقیم تحت تأثیر خواص مواد پلیمری به‌کار رفته در ساخت آن‌هاست. این مواد از تنوع ساختاری بالایی برخوردارند و نسبت به دامنه‌ جابه‌جایی، فرکانس بارگذاری، دما و شکل هندسی حساس‌اند. بنابراین، یافتن ترکیب مناسب ماده‌ ویسکوالاستیک برای ساخت میراگری با عملکرد مطلوب، فرایندی پیچیده و زمان‌بر است. در این پژوهش، ابتدا با ساخت میراگرهای صفحه‌ای در ابعاد کوچک، دو نوع ترکیب پلیمری بر پایه‌ لاستیک طبیعی و لاستیک کلروبوتیل مقایسه شد. نتایج بارگذاری سیکلی نشان داد که میراگر ساخته‌شده با پلیمر کلروبوتیل، عملکرد میرایی به‌مراتب بهتری نسبت به نمونه‌ ساخته‌شده با لاستیک طبیعی دارد. بر همین اساس، میراگرهای استوانه‌ای در مقیاس واقعی با استفاده از ترکیب پلیمری کلروبوتیل ساخته شدند و تحت بارگذاری سیکلی با جک هیدرولیکی آزمایش شدند. هدف بررسی تأثیر عواملی نظیر نرخ بارگذاری، ضخامت لایه‌ ویسکوالاستیک و کرنش‌های مختلف بر رفتار مکانیکی این میراگرها بود. نتایج نشان داد که افزایش نرخ بارگذاری و کرنش منجر به افزایش میرایی و ظرفیت باربری می‌شود. همچنین، کاهش ضخامت لایه‌ ویسکوالاستیک، با وجود تأثیر اندک بر میرایی، باعث افزایش ظرفیت باربری شد. میراگرهای ساخته‌شده، حتی در کرنش‌های بالا، در برابر بارگذاری سیکلی بدون وقوع شکست مکانیکی مقاومت کردند و اتلاف انرژی قابل‌توجهی نشان دادند. https://cer.qom.ac.ir/article_3970_9bdac3ae9ef215bad6ada240c924ef31.pdf