Table of content

AL-NAHRAIN JOURNAL FOR ENGINEERING SCIENCES

مجلة النهرين للعلوم الهندسية

ISSN: 25219154 / eISSN 25219162
Publisher: Al-Nahrain University
Faculty: Engineering
Language: Arabic and English

This journal is Open Access

About

Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences is a refereed scientific engineering journal published by the College of Engineering, Nahrain University two times per year. The journal publishes the scientific output of researchers from Iraq and abroad in the fields of architectural, chemical, civil, computer, electrical, information technology, laser and optoelectronics, mechanical and medical engineering as well as in related fields. Papers written in Arabic and English are accepted and they are subjected to proper evaluation and accordingly classified as follows:
• Original research papers and papers on novel design, analysis or construction methods of great value to the engineers which include basic and practical results.
• Short communications or short discussions on papers which have already appeared in the journal provided that whose text should not exceed 800 words.

The material of the paper should not violate any intellectual property right of any person or entity and should not contain any subject matter that contravenes any laws and should meet ethical standards applicable to the research discipline.

Loading...
Contact info

Editor-in-Chief
College of Engineering Journal
Al-Nahrain University
P.O. Box 64040, Al-Jadyriah
Baghdad-Iraq.
e-mail:jourengnah@gmail.com
m_editor@nahje.com
e_in_cheif@nahje.com
Phone: +964 (0) 7817 202 662

Table of content: 2017 volume:20 issue:2

Article
Experimental and Numerical Investigation of High Strength Reinforced Concrete Deep Beams with Web Openings under Repeated Loading
التحقيقات التجريبية و العددية للعتبات الخرسانية المسلحة العميقة ذات الفتحات في وتراتها تحت تحميل المتكررة

Loading...
Loading...
Abstract

This paper presents experimental investigations to study the behavior of High Strength Reinforced Concrete (HSRC) deep beams with web openings under monotonic and static repeated loading conditions. The experimental work procedure consisted of testing eighteen simply supported HSRC deep beams both with and without web openings. The numerical work procedure consisted of testing ten simply supported HSRC deep beams both with web openings. All beams had the same dimensions and flexural reinforcement. They had an overall length of 1400 mm, a width of 150 mm and a height of 400 mm. The investigated test parameters were concrete compressive strength, shape and size of openings, vertical and horizontal reinforcement ratios, shear span to effective depth ratio (a/d ratio) and loading history. The experimental results reveal that the ultimate load capacities for specimens tested under four different repeated loading regimes decrease in the range between 2% and 19% in regards to the control specimens which were tested under monotonic loading regime. The results indicated that the increase in the severity of loading history leads to a decrease in the ultimate shear strength of the deep beams and causes increases in their ductility ratio. The ultimate loads of HSRC deep beams with square web openings size of (50*50mm, 60*60mm and 70*70mm) tested under the repeated loading history (HS-1) which consisting of five phases decreased by (11.4 %, 24.1% and 26.3 %, respectively) compared to that of identical solid deep beam. The ultimate load of HSCR deep beam with circular web openings shape tested under repeated loading history (HS-1) increases by 8.6 % compared to the equivalent square web openings shape. For numerically analyzed beams under repeated loading history (HS-1), the ultimate load increases by 16% when using area of 2500mm2 of circular web openings shape (equal in area to square web opening size 50mm*50mm) and by 13.5% when using rhombus web openings shape of the dimensions 50*50mm in comparison with the case of 60-mm size square web openings.يھدف ھذا البحث الى التحري التجريبي والتحليلي عن لدراسة سلوك العتبات الخرسانية المسلحة العميقة عالية المقاومة الحاوية على فتحات في وتراتھا المعرضة الى الأحمال التزايدية التكرارية باتجاه واحد. يتألف البرنامج العملي التجريبي من فحص ثمانية عشر من العتبات الحاوية وغيرالحاوية على فتحات في وتراتھا. كما كانت جميع النماذج ذات ابعاد (طول 1400 ملم, سماكة 150 ملم و ارتفاع 400 ملم). فحصت النماذج تحت تأثير ازاحة استاتيكية تزايدية تكرارية باتجاه واحد. اشتملت متغيرات البحث على مقاومة انضغاط الخرسانة و شكل وحجم الفتحات و نسبة حديد التسليح الشاقولي والافقي و نسبة فضاء القص الى الارتفاع الفعال للعتبة وانماط التحميل التكراريةأربعة انماط من التحميل المتكرر سلط على العتبات العميقة مستندة على نتائج فحص النموذج المتحكم. أظھرت النتائج التجريبية انخفاض التحمل الاقصى لھذه العتبات بنسب تتراوح بين 2% و %19 نسبة الى النموذج المفحوص تحت تحميل تزايدي بأتجاه واحد. ھذا يعني ان الزيادة في شدة نمط التحميل المتكرر تؤدي الى تقليل مقاومة القص للعتبات العميقة.


Article
Finite Element Modelling of Concrete Filled Double Skin Steel Tubular Columns under Cyclic Axial Compression Load
تمثيل سلوك الاعمدة الفولاذيه الانبوبية ثنائية القشرة المملؤة بالخرسانة تحت حمل شاقولي دوري بطريقة العناصر المحددة

Loading...
Loading...
Abstract

CFDSST Concrete Filled Double-skinned steel tubular columns are composite columns consisting of two concentric circular steel tubes with concrete filler in between. Finite elements method is considered through the use of the computer program ABAQUS to model CFDSST columns numerically under cyclic axial compression. Damage plasticity model was considered to model the concrete while elastic-plastic model used to model the steel tubes. six CFDSST specimens and three ordinary Concrete Filled Steel Tubular (CFST) specimens were analyzed under static axial compression, while three CFDSST specimens were considered for analysis under cyclic axial compression. The numerical results were presented in terms of axial load axial strain displacement curves. It was found that the ultimate axial load carrying capacity calculated numerically in good agreement with that of the experimentally tested specimens. Also it was concluded that Damage plasticity model used for simulating the behavior of concrete and metal plasticity model used for simulating the behavior of steel produced accurate results as compared to the experimental results.الاعمده الفولاذيه ثنائيه القشره المملؤة بالخرسانة CFDSST هي نوع من الاعمدة المركبة، حيث انها تتكون من أنبوبين حديدين خارجي وداخلي وفراغ بينهم يملئ بالخرسانة. في هذا البحث يتم دراسه سلوك الاعمده الفولاذيه ثنائيه القشره المملؤة بالخرسانة تحت الاحمال الدوريه العموديه بطريقه العناصر المحدده باستخدام البرنامج ABAQUS , حيث تم استخدام موديل التضرر اللدن للخرسانة والموديل المرن- اللدن للانابيب الفولاذيه, سته نماذجCFDSST) وثلاثه نماذج (CFST) تم تحليلها تحت تاثير الحمل الشاقولي الساكن وثلاثه نماذج تحت تاثير الحمل الشاقولي الدوري. عرضت النتائج التحليليه من خلال علاقات الحمل والازاحة العمودية. وجد من خلال هذا البحث ان النتائج العمليه موافقه مع نتائج البحث وايضا ان الموديل المستخدم لتمثيل الاعمده تحت تاثير الحمل العمودي الدوري يعطي نتائج جيده من خلال مقارنتها مع النتائج العمليه.


Article
Performance of Composite Steel-Concrete Beams with Stud Shear Connectors under Periodical Loadings
أداء العتبات المركبة من الحديد والخرسانة المزودة بروابط قص مسمارية تحت تأثير الاحمال الدورية

Loading...
Loading...
Abstract

Behavior of composite beams with headed stud shear connectors subjected to monotonous and displacement controlled non-reversible repeated loadings has been evaluated through studying influences of the cross-sectional proportioning, the degree of partial interaction, and the level of ductile deformability in the post-yielding stage, in addition to the state of loading (whether monotonous or repeated). Eleven one- third scaled composite beams (with their push-out segments) were manufactured and tested in five pairs (each comprising the two loading cases representing one varying studied parameter) beside the single standard composite beam dedicated to verify accuracy of the test results by comparing them to the prototype ones (three authorized experimental and analytical investigations) where no distinction (other than 7 % difference) between the results of the three authorized refereed investigations (experimental, analytical and Eurocode) and the present one. Regarding the flexural resistance in repeatedly loaded composite beams, it has been found that lowering the neutral axis (by adding bottom steel plate) has significantly increased the beam flexural resistance by an average of 24.7 %. Meanwhile, the intensity of headed studs distribution in stiffened repeatedly loaded composite beams has revealed a vital role in controlling the severity of the post-ultimate flexural weakening, where decreasing number of the headed studs to the half has increased the value of that unfavorite parameter by 160.58%. Furthermore, that specified decrease of headed stud intensity has lowered the advantageous residual cyclic flexural ductility by 19.37 % and 11.48 % without and with stiffening bottom steel plates, respectively. Regarding the effect of the lengthening the headed stud on behaviour of the repeatedly loaded composite beams it has been found that lengthening the medium-length headed studs by 72% has raised the flexural stiffness by 41.1 %, while it has decreased the residual cyclic slippage index by 54.3 %.يعنى التحري التجريبي الحالي بتقييم سلوك العتبات المركبة المزودة برباطات قص مسمارية التي تتعرض للأحمال الراتبة و الاحمال المتكررة المسلطة على شكل ازاحة بأتجاهٍ واحدٍ. لغرض دراسة تأثيرات تناسب الأبعاد (تتحكم بمستوى المحور المحايد) ودرجة التداخل الجزئي ومستوى التشوه المطيلي في مرحلة ما بعد الخضوع - وفي الاخير- نوع التحميل (سواء كان راتباً او متكرراً). حيث تم تصنيع نموذجين اثنينِ من الـ (push-out segment) وأحد عشر نموذجاً (بنسبة أبعاد أصغر scaled ) من العتبات المركبة. تمثل تلك العتبات المركبة بسيطة ُ الاسناد ِ نموذجاً مصغر الابعاد بنسبة 1:3 من العتبة المركبة المقدمة من قبل Chapman و Balakrishna (1964). تم تنفيذ البرنامج العملي بحيث ان كل عتبتين مركبتين متماثلتين (اللتين تمثلان معاملاً واحداً من العوامل المطلوبة دراستها) يتم فحص احداهما تحت تأثير الاحمال الراتبة بينما يتم فحص الاخرى تحت تأثير الاحمال الدورية احادية الازاحة وبنمط تحميل موحد لكل ٍ من العتبات المركبة الخمسة المشمولة بالتحميل المتكرر. لقد تم التحقق من دقة نتائج الاختبار (لعتبة مركبة مصغرة نموذجية واحدة) من خلال مقارنتها بنماذج لعتبات مركبة اخرى (ثلاثة دراسات لنماذج عملية وتحليلية) من أجل الحصول على نظرة موثوقة من الناحية الكمية في سلوك العتبات المركبة التي تمت دراستها والتحقيق منها و بذلك تمكن المصمم الانشائي من الاستفادة من تلك النتائج والاستنتاجات في الممارسة العملية و أعمال التصميم. أستنادا ً إلى النتائج المستحصلة من اثنتين من دراسات التحري عن دقة التحري التجريبي الحالي أستُنتج انهُ ذو دقة عالية حيث أن الأختلاف بينَ نتائج التحريات الموثوقة المحكِمة الثلاث ( التجريبي والتحليلي والكود الاوربي) وبين التحري التجريبي الحالي لا يتجاوز 7 %. تم الاخذ بنظر الاعتباركلٍ من المقاومة القصوى للتحمل ومتوسط الصلابة الانثنائية ومتوسط الصلابة المضادة للانزلاق والضعف ما بعد الانثناء النهائي والضعف الانثنائي الدوري المتبقي ومؤشر الانزلاق الدوري المتبقي .. و ذلك ضمن التحليل والمناقشة وتقييم نتائج الاختبار التجريبي. فيما يتعلق بالمقاومة الانثنائية للعتبات المركبة ذات التحميل الدوري وجد ان تخفيض مستوى المحور المحايد (بواسطة اضافة صفيحة حديدية سفلى) يسبب زيادة كبيرة في المقومة الانثنائية للعتبة تصل الى 24.7 % كمعدل وسطي. وفي الوقت ذاته فأن كثافة روابط القص تمتلك دورً حيويً في السيطرة على معامل الضعف ما بعد الانثناء النهائي في العتبات المركبة المقواة ذات الاحمال الدورية حيث ان تقليل عدد روابط القص الى النصف يزيد من قيمة هذا المعامل غير المرغوب بمقدار 160.58 %. علاوة ً على ذلك فأن هذا النقصان في عدد روابط القص أدى الى تخفيظ الضعف الانثنائي الدوري المتبقي المفيد بنسبتي 19.37 % و 11.48 % بدون او مع صفيحة التقوية الحديدية السفلى على التوالي. أما في ما يتعلق بتأثير اطالة روابط القص على سلوك العتبات المركبة ذات الاحمال الدورية فقد وجد ان إطالة روابط القص بنسبة 72 % يسبب زيادة في الصلابة الانثنائية بنسبة 41.1 % في حين أن هذه الزيادة في الطول تعمل على تخفيض مؤشر الانزلاق الدوري المتبقي بنسبة 54.3 %.


Article
Free Vibration of Simply Supported Beam on Elastic Foundations
الاهتزاز الحر للعتبات ذات الاسناد البسيط والمسندة على اسس مرنة

Loading...
Loading...
Abstract

Fourier series and finite element analysis are utilized to obtain the solution of simply supported beams resting on elastic foundations with different loadings in order to arrive at a free vibration. The equation of the free vibration of beam on elastic foundation is derived and solved. Good agreement has been obtained between the results of the present study Fourier and finite element analysis and other previous solutions. The effect of modulus of subgrade reaction, axial tension force (foundation modulus) and beam depth on the behavior is studied.تم استخدام متوالية فورير وطريقة العناصر المحددة في تحليل التبات بسيطة الاسناد والمسيندة على اسس مرنة وباحمال متنوعة للوصول الى حالة الاهتزاز الحر. تم اشتقاق معادلة الاهتزاز الحر للعتبات المسندة على اسس مرنة وبمعاملين. تم الحصول على توافق جيد بين النتائج المستحصلة باستخدام الطريقتين المستخدمتين ومع نتائج باحثين اخريين. تم دراسة تأثير معامل ضغط التربة ومعامل الشد الغشائي وعمق العتبة على تصرف العتبات المسندة على اسس مرنة.


Article
Comparative Study for Different Types of Shear Walls in Buildings Subjected to Earthquake Loading
دراسة مقارنة لأنواع مختلفة من جدران القص في البنايات المعرضة الى أحمال الهزات الأرضية

Loading...
Loading...
Abstract

Shear walls are effective structural elements used mainly in multi-story buildings to provide resistance against lateral loadings such as earthquake and wind loadings. There are several types and shapes of shear walls depending mainly on geometry and height of the building. Both type and shape of the shear wall affect the efficiency of resisting lateral loadings. In this study, fifty six building models have been analyzed using the finite element method by using the SAP2000 V14 computer program. Each model have ten stories, subjected to earthquake loadings, with various numbers of bays, and with three types of shear walls, namely: side shear walls, middle shear core, and double shear cores, provided that each type of the shear walls (or cores) has the same material volume. The analysis outputs have been investigated to select the appropriate type and location of the shear walls (or cores) for the multi-story buildings subjected to earthquake loadings. Specified conclusions have been presented to obtain the optimum behavior for the multi-story buildings under the effects of earthquake loadings.تعتبر جدران القص من العناصر الانشائية الفعالة, حيث تستخدم بشكل رئيسي في البنايات المتعددة الطوابق لتوفير مقاومة ضد الأحمال الجانبية مثل أحمال الهزات الارضية وأحمال الرياح. هنالك عدة أنواع وعدة أشكال لجدران القص تعتمد بشكل رئيسي على شكل وارتفاع البناية. إن كلاً من نوع وشكل جدار القص يؤثر في كفاءة مقاومة الأحمال الجانبية. في هذه الدراسة تم تحليل ست وخمسون نموذجاً من الأبنية باستخدام طريقة العناصر المحددة بواسطة برنامج SAP2000 النسخة الرابعة عشر. كل نموذج مؤلف من عشرة طوابق, معرض الى أحمال الهزات الأرضية, وبأعداد مختلفة من المجالات, وبثلاثة انواع من جدران القص هي : جدران قص جانبية, لب قص وسطي , ولبين مزدوجين, وبنفس حجم المادة الانشائية لكل نوع من هذه الأنواع الثلاثة. تمت دراسة نتائج التحليل لاختيار النوع المناسب والموقع المناسب لجدران القص , وتم تقديم استنتاجات محددة للحصول على السلوك الأمثل للأبنية المتعددة الطوابق تحت تأثير أحمال الهزات الأرضية.


Article
Numerical Modal Analysis of Reinforced Concrete Slab with Opening
التحليل الاهتزازي العددي الحر للبلاطات الخرسانية المسلحة ذات الفتحات

Loading...
Loading...
Abstract

Openings in reinforced concrete (RC) slabs are usually created as a result of variations in construction function, architectural or mechanical necessities. Heavy equipment loads resulting from mechanical system of any building are often carried by RC slabs. Even the static analysis and design of RC slabs with opening is not clearly stated in the available international Codes, dynamic analytical solution for such structure is complex. In this paper, numerical analysis based on finite element approach is utilized to implement the modal analysis of RC slabs. Opening size and position was parametrically studied. Slab natural frequency or periods in addition to, the mode shape were registered. The results showed that the opening size and position involved in RC slab had a significant change in the value of natural frequency and period for the high level modes. The material nonlinearity affect on free vibration analysis of RC opening slab with different levels of stiffness modifiers was taken into account. The dynamic characteristics of RC opening slab as a function of stiffness modifier degree was numerically measured for six mode shapes. The paper found that a reduction in stiffness modifier value greatly reduce the .natural frequency of RC opening slab.أسباب وضع فتحات في البلاطات الخرسانية المسلحة عادة يكون نتيجة تغيير وظيفة البناء لتحقيق المتطلبات المعمارية او لضروريات تحقق الخدمات الميكانيكية في المباني. تتعرض عادة البلاطات الخرسانية المسلحة يشكل عام لاحمال المعدات الميكانيكية الثقيلة الضرورية لخدمة المباني. على الرغم من عدم وضوح طرق التحليل والتصميم الاستاتيكي للبلاطات الخرسانية ذات الفتحات في المدونات العالمية المختصة بالمنشات الخرسانية. لذا يعتبرالتحليل الديناميكي للبلاطات الخرسانية المسلحة ذات الفتحات معقد. في هذا البحث تم استخدام طريقة العناصر المحددة لاجراء تحليل الاهتزاز الحر للبلاطات الخرسانية التي تحتوي على فتحات. حيث تم دراسة تاثير حجم الفتحة على التردد الطبيعي وفترته وشكله. أظهرت النتائج ان حجم الفتحة وموقعها له تاثير كبير في تغيير قيمة التردد الطبيعي وفترته في الفترات العالية. كما وجد ان التعرف اللاخطي للمادة له تاثير على الاهتزاز الحر الطبيعي للسقوف الخرسانية ذات الفتحات. حيث تم استخدام مستويات صلابة مختلفة في التحليل وتم تسجيل الخصائص الديناميكية لكل مستوى. وتم التوصل الى ان انخفاض مستويات صلابة السقوف الخرسانية المسلحة ذات الفتحات يقلل من التردد الطبيعي بشكل كبير.


Article
Finite Element Analysis of RC Tapered Beams under Cyclic Loading
ألتحليل بواسطة العناصر المحددة للعتبات الخرسانية متغيرة المقطع تحت تأثير الاحمال المتكررة

Loading...
Loading...
Abstract

This paper presents a numerical investigation to study the effect of variations in displacement history sequence and magnitude on cyclic response of RC tapered (haunched) beams (RCHBs).Five simply supported RCHBs (four haunched and one prismatic) were selected from experimental work carried out by Aranda et al. The selected variables included were five loading history types. The first part of this study focused to verify the finite element analysis with selected experimental work and the second part of this study focused too studying the effect of varying in loading history to the response of RCHBs. The finite element code Abaqus was used in the modeling. The adopted cyclic simulation performance of the selected beams using the plastic- damage model for concrete developed by Lubliner and Lee & Fenves. The constitutive model of plain concrete describing the uniaxial compression response under cyclic loading proposed by Thorenfeldt, and the uniaxial tension response follows the softening law proposed by Hordijk was used in the modeling. Menegotto-Pinto model was used to simulate the steel response. Model verification has shown A good agreement to the selected experimental work. The variations in loading history will decrease the ultimate load and corresponding deflection with increase in the number of cycles at ultimate load.تظهرهذه الدراسة المحاكاة التحليلية باستخدام العناصر المحددة لدراسة تاثير تسليط الانماط المختلفة من الاحمال المتكررة على سلوك العتبات متغيرة المقطع. ضمن محاور هذا البحث تم تمثيل خمس عتبات متغيرة المقطع من الخرسانة المسلحة بأستخدام انموذج العناصر المحددة المتوفرة في برنامج ABAQUS. حيث تم استخدام نموذج التضرر اللدن لتمثيل الخرسانة تحت تأثير الاحمال المحورية المتكررة في الانضغاط والشد. تم تقسيم الدراسة الى محورين المحور الاول يتظمن مقارنة نتائج المحاكاه النضرية مع النتائج العملية تم اختيارها للتاكد من امكانية التحليل بواسطة العناصر المحددة. واضهرت المقارنة تطابق جيد. اما المحور الثاني من الدراسة تم تسليط اربعة انواع مختلفة من الاحمال المتكررة لدراسة تاثيرها على سلوك العتبات متغيرة المقطع. اظهرت النتائج ان تاثيرتغير الاحمال يسبب زيادة عدد دورات التحميل ونقصان في التحمل الاقصى للعتبات ونقصان في الهطول.

Keywords


Article
Behavior of Bridge Piles Substructure Embedded Into Soil Layers during Earthquake
تصرف ركائز دعامات الجسور المغروسة في طبقات التربة تحت الهزات الارضية

Loading...
Loading...
Abstract

The evaluation of the behavior of bridge piers with soils surrounding them during earthquakes became necessary in Iraq especially after the influential earthquakes hit middle and south of Iraq during the last few years. A three dimensional finite element model for the bridge substructure and soil surrounding the bored piles with the actual dimensions and actual properties corresponding to "Sheikh Sa'ad Bridge" in Sheikh Sa'ad district at Wasit Governorate 37km south east of Kut city is presented. The model loaded with earthquake ground motion applied as lateral forces at one side of piles cap. The Earthquake hit 11 km from Ali-Al Gharbee in Maysan Province in 2012 with a magnitude of ML = 4.9 is used as the input ground motion. The response of the pier was investigated and the performance of piles and the soil surrounding them was examined. Then these typical piers and surrounding soils were checked weather they can bear the stresses induced due to these earthquake forces. From this work, it was found that typical piers used in bridges in Iraq can sustain earthquakes up to those with a magnitude of ML = 6.8 maximum.لقد أصبح ضروريا تقييم ركائز دعامات الجسور والتربة المحيطة بها تحت تاثير الهزات الارضية في العراق خصوصا بعد سلسلة الهزات التي ضربت جنوب العراق في الاعوام القليلة الماضية. تم نمذجة موديل ثلاثي الابعاد باستعمال العناصر المحددة والذي يحاكي ركائز دعامات والتربة المحيطة بها لجسر شيخ سعد في ناحية شيخ سعد في محافظة واسط / العراق. ثم تم تسليط الهزة الارضية التي وقعت في منطقة علي الغربي في محافظة ميسان ذات قوة ML = 4.9 على هذه الركائز كونها أعلى هزة ضربت جنوب العراق مسجلة بشكل كامل وتم دراسة تصرف الركائز وحساب الاجهادات المتولدة في الركائز وطبقات التربة المحيطة بها وحساب أزاحاتها مع وجود تاثير المياه الجوفية وبدونها. ثم تم تدقيق قابلية تحمل هذه الركائز لمثل هكذا هزة وتبين ان دعامات الجسور تتحمل هزات بمثل هكذا مدى وبامكانها ان تتحمل هزات ذات قوة لحد هزة بقوة ML = 6.8 بدون فشل وهذا ما أوصى به هذا البحث.

Keywords

Piers --- FEA --- Earthquake.


Article
Earthfill Dams Response to Earthquake Excitation -Khassa Chai Dam as a Case Study
استجابة السدود الترابية لإثارة الهزات الأرضية – سد خاصة جاي كدراسة حالة

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper, a dynamic analysis has been carried out on zoned earthdam subjected to earthquake excitation in which pore water pressure, effective stresses and displacements are calculated. The finite element method is used and the computer program Geo-Studio is adopted in the analysis through its sub-programs SEEP/W and QUAKE/W. A case study is considered to be Khassa Chai dam which is located on Khassa Chai river north of Iraq and consists of zoned embankment with a total length of 3.34 km. The selected earthquake for the analysis is El-Centro earthquake with a period of 10 sec and different amplitudes of acceleration. The time of the analysis is taken as 600 sec. with a time step (∆t = 0.05 sec.) to investigate the behavior of the soil for a period of time after the earthquake has stopped, a free vibration period is included in the analysis. It was concluded that the value of pore water pressure generated at the base of the core is greater than that in the upper parts of dam. The horizontal and vertical effective stresses continue to decrease during the period of analysis 600 sec. which indicates that the soil continues to weaken during this period, the horizontal displacement increases with depth of the point from the crest and the largest horizontal displacement will be at the base of the dam at time 60 sec and There is attenuation of the acceleration to some degree depending on the amplitude of the input horizontal acceleration. The maximum horizontal displacement decreases by about 37%, 45% and 49% when using a horizontal drain 2 m thick at the downstream under a peak acceleration of 0.05g, 0.1g and 0.2g, respectively.في هذا البحث أجري تحليل ديناميكي لسد ترابي متعدد المناطق معرض لإثارة هزة أرضية حيث تم حساب ضغط ماء المسام و الاجهادات المؤثرة و الإزاحات. أستعملت طريقة العناصر المحددة و أعتمد برنامج الحاسبة Geo- Studio في التحليل من خلال برنامجيه الفرعيين SEEP/W و QUAKE/W. و قد أعتمدت دراسة الحالة لسد خاصة جاي الذي يقع على نهر خاصة جاي شمال العراق و يتألف من سدة ترابية متعددة المناطق بطول 3.34 كم. الهزة الأرضية المنتخبة للتحليل هي هزة السنترو ذات الفترة الزمنية 10 ثواني و بقيم تعجيل أقصى مختلفة، و أختير زمن تحليل مقداره 600 ثانية و بمراحل زمنية (t) تساوي 0.05 ثانية لدراسة تصرف التربة بعد فترة زمنية من توقف الهزة الأرضية حيث تم شمول فترة الاهتزاز الحر بالدراسة. و قد وجد أن قيمة ضغط ماء المسام المتولد عند قاعدة لب السد أعلى من قيمتها في الأجزاء العليا من السد. ان الاجهادات المؤثرة الأفقية و الشاقولية تستمر بالتناقص خلال فترة التحميل البالغة 600 ثانية مما يؤشر لأن التربة تستمر بالوهن خلال تلك الفترة، بينما تزداد الازاحة الأفقية مع عمق النقطة من قمة السد حيث تكون أكبر إزاحة أفقية عند قاعدة السد في زمن 60 ثانية و يحدث تلاشي للتعجيل إلى درجة معينة اعتمادا على التعجيل الأفقي المدخل. إن الإزاحة الأفقية القصوى تقل بنسب 37% و 45% و 49% عند استعمال مبزل أفقي بسمك 2 م في مؤخر السد تحت تأثير تعجيل أقصى للهزة مقداره 0.05 ج و 1 ج و 0.02 ج على الترتيب.


Article
A Case Study of Random Vibration Response Modeling of Two- Story-Building Due to Earthquake
دراسة حالة لحساب الاستجابة للاهتزازالعشوائي لبناية ذات طابقين معرضة للهزة الارضية

Loading...
Loading...
Abstract

In this work a general dynamic response of two-story building due to earthquake is investigated .A spatial case of two degree mass-spring–damper random vibration model is employed .The base excitation acceleration is represented according to the well- known regression model by Kanai –Tajimi in term of the power specturm density (PSD). The transfer function between the ground an the roofs are evaluated assuming transverse modes of vibration. A case study of typical two symitrical story building manufactored from reinforced concret and steel is investigated.The vibration parameters such as effective mass and stiffiness and damping are calculated according to the ACI 318-11 code.The natural frequncies , mode shape and transfer functions are calculated and plotted.The PSD acceleration at the roofs are evaluated from which the mean and standared diviation of the random accelration are found .The drift at the walls is calculated and compared with the allowable limits recommended by IBC 2015 .It is found that the probability of the bulding to be safe is between (13.74 -7.35)% for the first story and (8.7 - 1.67) % for the second.تم في هذا العمل البحث والتحليل في الاستجابة الديناميكية لبناية ذات طابقين والمعرضة للزلازل .تم تحليل موديل لحالة الاهتزاز العشوائي لدرجتين من الحرية لمنظومة الكتلة –نابض - مخمد . تم تمثيل التعجيل العشوائي المسلط على قاعدة البناية وفقا للنموذج الذي اقترحهKanai –Tajimi بدلالة التوزيع الطيفي لطاقة الاهتزاز (PSD). تم ايجاد دالة الخواص الديناميكية بين الأرض وألاسطح على افتراض حالة الاهتزاز العرضي .تم البحث في الاهتزاز لنموذج بناية مؤلفة من طابقين مبنية من الخرسانة المسلحة حيث تم حساب الكتلة المكافئة والجساءة والتخميد حسب الكود ACI 318-11 ومنه تم حساب التردد الطبيعي واشكال الطور ودالة الخواص ومن ثم تم ايجاد طيف التعجيل لسطحي البناية ومنه تم ايجاد الانحراف المعياري . واخيرا تم حساب الميل في الجدران و مقارنة مع الحد المسموح حسب ما أوصت به المواصفة IBC 2015. لقد بينت النتائج أن احتمال الامان للطابق الاول هو مابين (13.74 -7.35)٪ و (8،7 حتي 1،67)٪ للطابق الثاني .

Keywords


Article
A Comparative Study on the Design Spectra Defined by Several Codes of Practice on RC Building Located in Baghdad City
دراسة مقارنة الإستجابة الطيفية التصميمية المعرفة بعدد من المدونات المعتمدة على بناية خرسانية تقع في مدينة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

This paper studies the effect of different design spectral response acceleration parameters as suggested by the uniform building code (UBC), unified facilities criteria (UFC), and Iraqi seismic code(1997) (ISC 97) on the seismic response of reinforced concrete multi-story framed building located in Baghdad city, Iraq. These parameters are: (a) spectral response accelerations Ss, at short periods, and S1 at a 1-second period in accordance with international building code (IBC), (b) seismic zone factor (Z) according to UBC, (c) Seismic hazard zoning coefficient (Z) according to ISC 97. In this paper, first, the elastic seismic responses for significant modes of vibration for chosen building under design response spectrum that obtained from the above mentioned codes are calculated, and then a comparison was made among different design spectral response acceleration parameters. The intent of this study is to review the seismic provisions of the current edition of Iraqi seismic code (1997) to determine whether it provides an equivalent level of safety to that contained in other international codes. Design base shears, lateral seismic forces, inter story drifts, response spectrum modal, effective seismic modification, floors acceleration and story shears are comparatively presented.تم في هذا البحث دراسة تأثير مختلف قيم مُعامِلات الإستجابة الزلزالية المقترحة في مدونة البناء الموحد (UBC) والمعايير موحدة المرافق (UFC) والمدونة الزلزالية العراقية للمباني لسنة 9971(ISC 97) على السلوك الزلزالي لبناية مكونة من نظام هيكلي بنائي متعدد الطوابق من الخرسانة المسلحة تقع في مدينة بغداد، العراق. هذه المعاملات هي: (أ) تعجيل الإستجابة الطيفية عند الفترات القصيرة (Ss) وتعجيل الإستجابة الطيفية عند فترة 1 ثانية(S1) وفقا للـ(IBC) و (ب) معامل تقسيم المخاطر الزلزالية (Z) وفقا لمدونة البناء الموحد (UBC) و(ج) معامل تقسيم المخاطر الزلزالية (Z) وفقا للمدونة الزلزالية العراقية للمباني (97)،. في هذا البحث تم استخدام التحليل الزالزالي الخطي للبناية تحت تأثير الاستجابات الطيفية التصميمية للتسارع المختلفة التي تم الحصول عليها من المدونات اعلاه مع الاخذ بنظر الاعتبار الاطوار المهمة للبناية ، ومن ثم تم إجراء مقارنة بين معاملات الاستجابات الطيفية التصميمية للتسارع المختلفة التي تم الحصول عليها. الهدف من هذه الدراسة هو النظر في تقييم الطبعة الحالية من المدونة الزلزالية العراقية للمباني (9719) لتحديد ما إذا كان توفر مستوى أمان معادلا لتلك الواردة في المدونات الدولية الأخرى. تم مقارنة القص القاعدي الزلزالي والقوة الزلزالية الجانبية وانحراف الطوابق والأستجابة الطيفية التصميمية للتسارع و تعديل الزلزالي فعال وتسارع الطوابق والقص التصميمي الزلزالي في الطابق. الكلمات المفتاحيةــــ التصميم الزلزالي، مدونة الزلازل العراقية،مدونة البناء الموحد، المدونة العالمية للمباني، هياكل الخرسانة المسلحة،اطياف الاستجابة التصميمية، انحراف الطابق ،ذروة تسارع الطابق.


Article
The Strategies of Architectural Design Resisting Earthquake in Tall Buildings
استراتيجيات التصميم المعماري المقاوم للزلازل في المباني العالية

Loading...
Loading...
Abstract

The target of architecture is present buildings serve the requirements of the human both of aesthetic , functional and safety to serve the people needs , and design buildings could resist the exterior envelopes that may effect on their work in perfect way , and one of the big risks of damage on buildings and people is " the earthquake " and with the scientific developments of buildings field specially the designing of tall buildings ,the architect should have strategies for seismic design for tall buildings. And with The need of founding aclear framework of the strategies of architecture design resistant to earthquake, especially in tall buildings .the research aim to found these strategies by the identification of the main load applied on the tall building structure and the best solution of structure design that serve the resistance of lateral load , then search for the best of configuration for seismic design. Also define the " Damping systems in tall buildings " and clarify the main types and the advantages and disadvantages of each one . Finally discuss the design considerations of using damping systems which found in the research samples.تسعى العمارة الى ايجاد ابنية تلبي متطلبات شاغليها سواء كانت جمالية او وظيفية , والتي تمتاز بقدرتها على توفير الامان والراحة لشاغليها من الظروف الخارجية المؤثرة , ومن احد اهم تلك الظروف "الزلزال " والذي يسبب في دمار هائل للأبنية والانسان على حد سواء . ومع التطور العلمي الكبير في مجال الابنية وخاصة الابنية العالية ومع "الحاجة الى ايجاد اطار معرفي واضح لاستراتيجيات التصميم المعماري المقاوم للزلازل , ولاسيما الابنية العالية " يسعى البحث لإيجاد تلك الاستراتيجيات من خلال التعريف بالأحمال الاساسية المسلطة على المباني العالية والتطرق الى الحلول الانشائية لها والتي تقاوم الاحمال الجانبية , كما تطرق البحث الى افضل احتمالات التشكيل الافقية والعمودية لتصاميم ابنية الزلازل , كما عرف نظام التخميد وفصل انواعه المختلفة مع ذكر ايجابيات وسلبيات كل منها .واخيرا ناقش الاعتبارات التصميمية عند استخدام انظمة التخميد وتم تفصيلها ضمن الامثلة البحثية المختارة.


Article
Numerical Analysis of a Pile-Soil System under Earthquake Loading
التحليل العددي لنظام ركيزة-تربة تحت تأثير قوة زلزال

Loading...
Loading...
Abstract

Due to significant increasing in seismic activity in world during the last decades especially in Middle East region; engineers have been giving increasing attention to the design of buildings for earthquake resistance. In this study 3-D seismic behavior of piles is investigated using the finite element program PLAXIS 3D 2013. Piles are one of the most commonly used foundations in seismic areas where the soil is inadequate to carry the load on its own. In these seismic areas, piles often pass through (penetrate) shallow loose and/or soft soil deposits and rests on competent end bearing soils. Thus a model of soil - pile system is simulated in the finite element program. The dynamic parameters of soil are used as input dynamic data of PLAXIS 3D program, in addition to the static properties of soil collected from soil investigation works. The research showed the susceptibility of PLAXIS 3D program in analyzing piles with different soil conditions under earthquake action. The results also showed the importance of studying seismic behavior of soil-pile system using 3-D analysis rather than 2-D analysis because the problem is truly 3-D and should be analyzed as such.نتيجة للزيادة الملحوظة للنشاط الزلزالي في العالم خلال العقود الأخيرة خاصة في منطقة الشرق الأوسط فقد اولى المهندسون اهتمام كبير في تصاميم الأبنية أن تكون مقاومة للزلازل. في هذه الدراسة تم التحري عن التصرف الزلزالي ثلاثي الأبعاد للركائز باستخدام برنامج PLAXIS 3D 2013 المعتمد على طريقة العناصر المحددة. الركائز واحدة من الأسس الاكثر شيوعا في المناطق الزلزالية عندما تكون التربة غير قادرة على تحمل القوى المسلطة عليها. في هذه المناطق الزلزالية فان الركائز المستخدمة ستخترق الطبقات الضعيفة او الرخوة الضحلة وترتكز على الترب القوية عند القاعدة ولهذا فان نموذج يمثل نظام تربة-ركيزة سيتم تحليلها باستخدام البرنامج المعتمد على نظرية العناصر المحددة. ان الخصائص الديناميكية للترب سوف تستخدم كمدخلات لتمثيل البيانات الديناميكية اللازمة في برنامج PLAXIS 3D بالاضافة الى الخصائص الاستاتيكية للتربة والتي يتم جمعها من اعمال تحريات التربة. ان الدراسة أظهرت قابلية برنامج PLAXIS 3D على تحليل مسائل الركائز في حالات التربة المختلفة تحت تأثير الزلازل. كما وأظهرت النتائج أهمية دراسة التصرف الزلزالي لنظام تربة-ركيزة باستخدام تحليل ثلاثي الأبعاد بدلا من التحليل ثنائي الأبعاد كون المسألة هي في الواقع ثلاثية الابعاد ويجب ان يتم تحليلها على هذا الأساس.


Article
Behavior of Self-Compacting Concrete with Different Fineness Moduli of Fine Aggregate
تصرف الخرسانة ذاتية الرص بمعاملات نعومة مختلفة للركام الناعم

Loading...
Loading...
Abstract

The main objective of the present paper is to investigate the effect of fineness moduli (FM) of fine aggregate on fresh properties (flow ability. Passing ability and segregation resistance), and hardened properties (compressive strength, split tensile strength, flexural strength and ultrasonic pulse velocity UPV) of self-compacting concrete (SCC). Four values of FM 2.3, 2.5, 2.7 and 3.1 were used, according to acceptance range of ASTM C33-03 for FM for fine aggregate, which recommended range for FM is 2.3 to 3.1. Four series of mixes were casting , each series consist of two mixes represent normal strength and high strength SCC, each series of mixes made from fine aggregate have the same FM. Flow ability, passing ability.and segregation resistance of fresh SCC, both with normal and high strength decreases with increasing the fineness moduli. High strength SCC more effected than normal strength concrete due to increase the volume of particles. Great enhancement in compressive strength split tensile strength and flexural strength in both normal and high strength SCC when the FM is 2.5. Increase FM to 2.7 and 3.1 not lead to increase in strengths. The UPV values of normal and high strength SCC mixes have a good general condition. SCC mixes with FM 2.5 possess excellent general conditions.ان الهدف الرئيسي من الدراسة الحالية هو دراسة تاثير معاملات النعومة للركام الناعم على خصائص الخرسانة الطرية والتي تشتمل على قابلية الانسياب وقابلية الملىء ومقاومة الانعزال وعلى خصائص الخرسانة المتصلبة متمثلة بمقاومة الانضغاط ومقاومة الشد بالانشطار ومعاير الكسر وسرعة الموجات فوق السمعية للخرسانة ذاتية الرص. تم استخدام اربع قيم من معاملات النعومة للركام الناعم هي 2,3 , 2.5 , 2.7 و 3.1 طبقا للحدود المقبولة بموجب المواصفة الامريكيةASTM C33-04 لمعامل النعومة والتي تحدد المدى المقبول لمعامل النعومة من 2.3 الى 3.1 .اربع مجاميع من الخلطات تم صبها كل مجموعة تتكون من خلطتين بنفس المكونات ولكنها تختلف بمعامل النعومة للركام الناعم. اثبتت التجارب المختبرية التي اجريت بان خاصية الانسياب وخاصية المليء ومقاومة الانعزال للخرسانة ذاتية الرص عالية المقاومة وذات المقاومة الاعتيادية تقل بزيادة قيم معاملات النعومة للركام الناعم وذللك بسبب زيادة حجم الحبيبات. تحسن كبيرفي قيم مقاومة الانضغاط ومقاومة الشد ومقاومة الانحناء وكذلك على سرعة الموجات فوق السمعية للخرسانة ذاتية الرص الاعتيادية والعالية المقاومة عند معامل نعومة للركام الناعم مقداره 2.5 . زيادة معامل النعومة الى 2.7 و 3.1 لايؤدي الى زيادة في قيم المقاومات. سرعة الموجات فوق السمعية للخرسانة ذاتية الرص جيدة بشكل عام في حين انها تكون ممتازة عند معامل نعومة 2.5.


Article
Effect of Adding Nano-Materials and Carbon Fiber on Impact Strength of Cementitious Composite (CC)
تأثير اضافة مواد نانوية والياف الكاربون على مقاومة الصدمة للمتراكبات السمنتية

Loading...
Loading...
Abstract

This study involves the addition of nano silica (NS) with average particle size 12nm, micro high reactivity mitakaaolin (MHRM) particle size ≥ 0.554 ≤ 1.271 µm, micro ground granulated blast-furnace slag (MGGBFS) particle size ≥ 0.365 <2.932 µm and micro carbon fibers, the length of the fiber 8.5 mm and a diameter of 0.001 mm to cementations mixtures to investigate their effect on the impact strength with used magnetic water or normal water in mixing blends. The results have shown that cementitious mixtures used in the mixing magnetic water containing 10% MGGBFS, 10% MHRM or 2.5% NS and reinforced with 2% micro carbon fiber have improved greatly in impact strength as the absorbed energy to the emergence of the first crack at age 28 days reaches to (231.55, 209.49 and 199.49) kN.m respectively, whereas for the reference cementitious mixtures it has been 1.574 kN.mتضمنت هذه الدراسة إضافة نانو سيليكا معدل المقاس الحبيبي 12 نانو، مايكرو ميتاكاؤولين مقاسه الحبيبي ≥ 0.554 ≤ 1.271، مايكرو مسحوق خبث الفرن العالي مقاسه الحبيبي ≥0.365 <2.932 ومايكرو الياف الكاربون، طول الليف 8.5ملم وقطره 0.001ملم إلى الخلطات السمنتية لمعرفة تأثيرها على مقاومة الصدمة واستخدم الماء الممغنط أو الماء الاعتيادي في خلط الخلطات. أظهرت النتائج إن الخلطات السمنتية المستخدم في خلطها الماء الممغنط التي تحتوي على 10 % مايكرو مسحوق الخبث, 10 % مايكرو ميتاكاؤولين أو 2.5 % نانو سيليكا المسلحة بـ 2% ألياف الكاربون تحسن وبدرجة كبيرة جدا في مقاومة الصدمة حيث تصل الطاقة الممتصة إلى ظهور الشق الأول عند العمر 28 يوم ( 231.55, 209.49 و 199.49) كلونيوتن .مترعلى التتابع, أما الخرسانة المرجعية فكانت 1.574 كيلونيوتن .متر.


Article
The Dynamic Effect of Pile Installation in Sand on Nearby Piles
التأثير الديناميكي لدق ركيزة في الرمل على الركائز المجاورة

Loading...
Loading...
Abstract

Driven piles have often been used in many civil structures to provide structural loading support. However, the unavoidable vibrations induced by pile driving processes may cause varying degrees of damage to adjacent structures. This research presents experimental studies to investigate the transmitted vibrations induced by impact of pile driving on vicinity piles. In the experimental work, a small scale model was tested in a sand box (steel container 1 × 1.5 × 0.8 m) with pile driving hammer device to install the impact pile in sand soil by dropping weights (1, 2, 3, 4 and 5 kg) for different heights of falling (4, 8, 12, 16 and 20 cm). The peak particle velocity was measured at a head of the vicinity piles by vibration meter device. In this study, several piles on different distances away from the vibration source were studied. The experimental results indicate that the peak particle velocity for vibrations emitted with impact pile driving is increased with increasing the energy and the penetration depth of pile driving for all vicinity piles and it can be decreased without change in the driving energy by decreasing the weight of hammer and increasing the height of falling hammer. Vibration intensities are attenuated with increasing surface distance from the pile driving and the peak particle velocity decreased uniformly with surface distance from the pile driving for piles. Also, through laboratory model representation and evaluation of the results obtained in the laboratory, the empirical relations which were determined based on the scaled-distance concept, are appropriate and give results very close and can be relied upon to represent the transmission of vibration resulting from the impact of pile driving to nearby piles.ركائز الدق غالبا ما تستخدم في الكثير من البنى التحتية المدنية وذلك لتقديم الدعم والاسناد لاحمال المنشأت الثقيلة. ومع ذلك، فإن الاهتزازات الحتمية الناجمة أثناء عمليات دق الركائز قد تسبب باحداث الضرر للمنشات المجاورة وبدرجات متفاوتة. في ھذه البحث تم إجراء دراسة عملية وذلك لبحث انتقال الاهتزازات المتولدة مع دق الركيزة في التربة الرملية الى الركائز المجاورة. حيث تمت الدراسة العملية في المختبر على نماذج مصغرة تتكون من حاوية من الحديد بابعاد (1× 1.5 × 0.8 م) ومطرقة ركائز لتثبيت الركائز في التربة الرملية من خلال اسقاط اوزان مختلفة (1, 2, 3, 4, 5 كغم) سقوطاً حرأً وبارتفاعات مختلفة (4, 8, 12, 16, 20 سم). وقد تم تسجيل أعلى سرعة اهتزاز للجسيمات عند سطح الركائز المجاورة بأستخدام جهاز قياس الاهتزازات. استخدم في هذه الدراسة عدة ركائز تبعد بمسافات مختلفة عن مصدر الاهتزاز. أعلى سرعة اهتزاز للجسيمات تزداد مع زيادة طاقة مطرقة دق الركيزة ومع زيادة عمق الاختراق لركيزة الدق لجميع الركائز المجاورة. ويمكن تقليل اعلى سرعة اهتزاز للجسيمات بدون تغيير لطاقة الدق المطلوبة لدق الركيزة من خلال تقليل وزن المطرقة الساقطة وزيادة ارتفاع سقوطها. كما ان شدة الاهتزاز تضعف مع زيادة المسافة عن ركيزة الدق وان النقصان بشدة الاهتزاز تكون منتظمة مع زيادة المسافة للاسس السطحية بين الركئز. من خلال تمثيل النموذج المختبري وتقييم النتائج التي تم الحصول عليها في المختبر, وجد ان العلاقة الوضعية المستنتجة من البيانات التي تم الحصول عليها من التجارب العملية, تكون ملائمة وتعطي نتائج قريبة جداً ويمكن الاعتماد عليها لتمثيل انتقال الاهتزازات الناتجة من دق الركيزة الى الركائز المجاورة.

Table of content: volume: issue: