فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال سی‌ام شماره 2 (زمستان 1396)

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال سی‌ام شماره 2 (زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • پژوهشی
  • علی احمدی، سیداحسان سیدی حسینی نیا صفحات 1-18
    هدف این مقاله، بررسی آزمایشگاهی رخدادهای مرتبط با پدیده قوس زدگی در مصالح دانه ای با استفاده از دستگاه توسعه یافته دریچه می باشد. بدین منظور، با تمرکز بر روی ویژگی های قوس پایدار در آستانه انهدام و زمان پس از انهدام قوس زدگی، می توان به نتایج نوینی دست یافت. قوس بحرانی برای یک محیط دانه ای، آخرین قوس پایدار متناظر با دریچه ای است که عرض آن به ازای یک زاویه بستر معین، دارای حداکثر مقدار ممکن است. حداکثر عرض دریچه بر حسب زاویه اصطکاک داخلی و زاویه بستر مصالح دانه ای، حدودا 7/4 تا 7/8 برابر قطر متوسط ذرات مشاهده شده است. اگرچه عرض قوس بحرانی دارای مقدار بیشینه ممکن است، اما ارتفاع قوس بحرانی نسبت به گام پیشین آزمون، نه تنها افزایش نمی یابد، بلکه از مقدار آن کاسته شده است. ضمنا، پس از انهدام قوس، مصالح دانه ای باقی مانده درون جعبه تقریبا به صورت متقارن در روی دو ریل افقی طرفین دریچه قرار می گیرند و آرایش هر یک، با تقریب بسیار خوبی نسبت به آرایش اولیه پیش از انجام آزمایش، ثابت و بدون تغییر باقی می مانند.
    کلیدواژگان: مصالح دانه ای، دریچه، قوس، بحرانی، انهدام
  • مجید قلهکی، محمدباقر قدکساز صفحات 19-32
    در سال های اخیر از سیستم دیوار برشی فولادی به دلیل مزایای رفتاری مناسب همچون سختی و مقاومت بالا، اقتصادی بودن و قابلیت جذب انرژی زیاد در سازه های بلند استفاده شده است. به دلایل معماری استفاده از دهانه های بزرگ معمول می باشد و لذا چنانچه در این دهانه ها نیاز به استفاده از دیوار برشی فولادی باشد، معمولا از نوع کوپله (مزدوج) آن استفاده می شود. دیوار برشی فولادی کوپله از دو دیوار برشی فولادی تشکیل شده است که توسط تیر پیوند فولادی در تراز هر طبقه به یکدیگر متصل شده اند. در این مقاله قاب های 3، 10و 15 طبقه دیوار برشی فولادی کوپله دارای اتصال صلب با سه طول مختلف تیر پیوند 25/1، 5/2 و 75/3 متر و تیر های پیوند دارای مدول مقطع پلاستیک 100 درصد نسبت به تیر پانل با استفاده از سه زوج شتاب نگاشت تحت تحلیل دینامیکی غیر خطی با استفاده از نرم افزار ABAQUS قرار گرفته و عملکرد دیوار ها و تیر پیوند در برش پایه، دریفت، پریود سازه و درجه کوپلگی(DC) مورد ارزیابی واقع شده است. نتایج نشان می دهد که در سیستم دیوار برشی فولادی کوپله با کاهش طول تیر پیوند، برش پایه افزایش و دریفت و پریود اصلی سازه کاهش می یابد. همچنین تغییرات طول تیر پیوند اثرات متفاوتی در پارامتر درجه کوپلگی دارد.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی کوپله، تیر پیوند، تحلیل دینامیکی غیر خطی، مدول مقطع پلاستیک
  • محمد پشته شیرانی، مجید رحیم پور، محمد مهدی احمدی صفحات 33-44
    سرریز کلید پیانویی یک سازه کنترل جریان و حالت توسعه یافته سرریزهای غیرخطی است که ظرفیت تخلیه دبی بسیار بالایی دارد، به طوری که برای یک دبی ثابت، عمق آب روی این نوع سرریز کم است و همین عامل احتمال انسداد ناشی از تجمع اجسام شناور را افزایش می دهد. در پژوهش حاضر با استفاده از پنج هندسه مختلف از سرریز کلید پیانویی با نسبت طول شیروانی خروجی به ورودی با مقادیر 5/1 ،25/1 ،1 ،5/0 ،0Bo/Bi=، با هدف بررسی ظرفیت تخلیه سرریز کلید پیانویی و همچنین با استفاده از پنج نمونه چوب، انسداد ناشی از تجمع اجسام شناور و محتمل ترین مکان برای انسداد نمونه چوب ها در سرریزهای مذکور مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش طول تاج سرریز سبب افزایش ظرفیت تخلیه و کاهش استغراق در کلید خروجی سرریز می شود به طوری که مدل PKW1.5 (5/1Bo/Bi=) نسبت به مدل PKW0 دارای 26 درصد افزایش ظرفیت تخلیه می باشد. همچنین مدل PKW1.25 در یک هد آب ثابت نسبت به سایر مدل های مورد مطالعه، حساسیت کمتری به انسداد دارد و احتمال گرفتگی ناشی از نمونه چوب های صاف در مدل مذکور نسبت به مدل های 5/1 و 1 ،5/0 ،0Bo/Bi= به ترتیب 7/18، 2/39، 9/38 و 8/7 درصد کمتر می باشد. همچنین در کلیه مدل ها بیشترین انسداد در مدخل کلید خروجی صورت می گیرد.
    کلیدواژگان: سرریز کلید پیانویی، ظرفیت تخلیه، شیروانی، نمونه چوب، احتمال گرفتگی
  • فاطمه شاچری، ندا شیخ رضازاده نیکو، محسن سعیدی، جمال محمدولی سامانی، احمد شاچری صفحات 45-60
    در این مقاله نتایج آزمایشگاهی تاثیر شکل منبع تخلیه کننده بر تخلیه سطحی پساب های با شناوری منفی در محیطی ساکن و همگن برای دو مقطع مستطیل و ذوزنقه (مقطع هیدرولیکی بهینه) ارائه شده است. آزمایش ها در اتاق تاریک ثبت و با تحلیل رقومی پردازش شده است. رفتار جریان چگال برای عدد فرود دنسیمتریک کمتر از بیست گزارش شده است. بنابراین، خاصیت خود-همسانی جریان در این آزمایش ها برقرار نیست. پارامترهای مورد بررسی شامل الگوی جریان، پروفیل غلظت، تغییر عرض و مسیر حرکت جریان می باشند. نتایج بررسی رفتار جریان در مقاطع نشان می دهد علی رغم الگوی رفتاری مشابه، مقطع ذوزنقه از مشخصات هندسی و اختلاطی بهتری نسبت به مقطع مستطیل برخوردار است.
    کلیدواژگان: تخلیه سطحی، جریان چگال، شکل مقطع منبع تخلیه کننده، مشخصات جریان
  • علی الله وردی، مصطفی مهین روستا صفحات 61-76
    در این مطالعه، خواص مخلوط های دوتایی حاوی سرباره فسفر (80 درصد وزنی) و فعال کننده مرکب پایه سیمان پرتلند (20 درصد وزنی) در سه نرمی بلین 2050، 3030، و cm2/g 4500 مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین نرمی بلین cm2/g 3030 به منظور بررسی اثر دماهای عمل آوری 45، 85 و oC 200 برروی توسعه مقاومت فشاری انتخاب شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش نرمی بلین جرم حجمی توده و زمان گیرش کاهش و نسبت آب به سیمان در قوام معمول و مقاومت فشاری افزایش می یابد و در دماهای بالاتر از oC 45، مقاومت فشاری در انتهای زمان عمل آوری کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: سرباره فسفر، نرمی بلین، عمل آوری، فعال کننده، مقاومت فشاری
  • امیررضا پیلوار، علی اکبر رمضانیانپور، حسین رجایی صفحات 77-91
    در این مقاله روشی جدید برای سنجش مقاومت بتن در مقابل نفوذ یون های کلرید ارائه شده است که شامل اشباع سازی نمونه ها توسط محلول NaCl 5 مول، قبل از اندازه گیری رسانایی آنها می باشد. با اشباع کردن نمونه ها توسط محلول با رسانایی بالا، رسانایی های نمونه های مختلف بتنی متناسب با ساختار منافذ آنها می شود. برای بررسی عملکرد این روش، طرح های اختلاط مختلف بتن ساخته شد. مشاهده گردید که نتایج روش ارائه شده حساسیت کمتری نسبت به رسانایی مایع منفذی درمقایسه با روش های آزمایش نفوذ تسریع یافته یون های کلرید (RCPT) و رسانایی حجمی (BC) دارد. همچنین ارتباط خوبی بین نتایج این روش با نتایج آزمایش انتشار حجمی (BD) به دست آمد.
    کلیدواژگان: بتن، نفوذپذیری کلریدی، رسانایی الکتریکی، مایع منفذی
  • یادداشت پژوهشی
  • محسن ایثاری، رضا تاری نژاد صفحات 93-108
    در این تحقیق برای ارزیابی اثرات توپوگرافی از روش المان مرزی سه بعدی که یکی از فنون عددی بسیار قدرتمند برای تحلیل مسائل به ویژه موضوعات مربوط به انتشار امواج است، استفاده می شود. نتایج به دست آمده از تحلیل توپوگرافی های مختلف به شکل های مثلثی، ذوزنقه ای، نیم دایره ای و نیم بیضوی تحت اثر امواج لرزه ای SH نشان می دهد که یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر الگوی رفتار دینامیکی دره، پارامتر هندسی (شکل و عمق) می باشد، که این عوامل در فرکانس های مختلف اثرات متفاوتی از خود نشان می دهند. علاوه براین، اثر پارامترهای دیگر مانند زاویه برخورد و همچنین خواص مصالح دره (مدول الاستیسیته، میرایی و ضریب پواسون) نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: توپوگرافی، المان مرزی، تفرق امواج، اثرات ساختگاه، هندسه دره
  • وحید نظامی، سعید خرقانی، نیما مهران نیا صفحات 109-118
    روش بیولوژیکی روشی غیرمعمول برای پایدار سازی خاک می باشد که در علم مهندسی عمران و به خصوص در بخش های مربوط به راه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. رسوب میکروبی سنگ آهک در نتیجه هیدرولیز اوره توسط یک نوع آنزیم به نام اوره آز می باشد. به واسطه این واکنش، pH خاک افزایش می یابد و کریستال های سنگ آهک روی ذرات و بین حفرات خاک رسوب می کند و منجر به اتصال دانه های خاک به یکدیگر و کاهش نفوذپذیری خاک می شود .در این تحقیق با استفاده از نتایج آزمایشگاهی که در پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری انجام شده است، به کمک نرم افزار آباکوس 6،11 بستر یک راه به سازی شده ماسه به روش بیولوژیکی، مدل سازی شده است. لایه خاک مورد نظر در حالت الاستو پلاستیک مدل سازی شده است و مقادیر نشست با استفاده از مدل الاستو پلاستیک در ضخامت های مختلف تثبیت شده محاسبه شده است و نتایج به دست آمده نشان از تاثیر قابل توجه به سازی خاک به روش بیولوژیکی در کاهش تغییر شکل پلاستیک خاک دارد.
    کلیدواژگان: خاک دانه ای، به سازی بیولوژیکی، سنگ آهک، مدل سازی عددی، رفتار الاستو پلاستیک
|
  • Ali Ahmadi, Ehsan Seyedi Hosseininia Pages 1-18
    This paper experimentally discusses events being relevant to the arching effect in granular materials by the developed trapdoor apparatus. A focus on the features of stable arch at two moments when an arch is on the verge of collapse in addition to the time after the collapse. The critical arch for a granular medium is the last stable arch belonging to a trapdoor with maximum possible width at a particular base angle. The maximum trapdoor width is observed 4.7 to 8.67 times the average particles diameter depending on the internal friction angle and base angle values. The critical arch has the maximum width in proportion to previous run, whereas its height not only increases but will get smaller. After arch collapses, particles remained in the test box, are approximately located on the horizontal rails symmetrical. Besides, their arrangement remains almost constant compared to early one.
    Keywords: Granular Materials, Trapdoor, Arch, Critical, Collapse
  • Majid Gholhaki, Mohammad Bagher Ghadaksaz Pages 19-32
    In recent years, Steel Plate Shear Wall system is used in tall buildings because of its advantages such as high initial stiffness and resistance, energy-dissipation capability and economic feasibility. Due to architectural requirements, using of big bays is usual and so if the usage of steel plate shear wall is needs in these bays; its couple type is used. The Steel Plate Shear Wall with Coupling (SPSW-WC) consist of a pair of planar spsws linked together with coupling beams at the floor levels. In this research, various frames (SPSW-WC) in 3, 10, 15 stories with rigid joint with three different length link beam 1.25, 2.5 and 3.75 meter which were proportioned to have a plastic section modulus 100% of the HBE (CB/HBE ratio) at each floor level and were put by using three acceleration mapping with nonlinear dynamic analysis and ABAQUS software and the performance of the walls and link beam in base shear, drift and DC (degree of coupling) were investigated. The results show that with reduction of link beam length in Steel Plate Shear Walls with Coupling system, base shear increase and drift and period of structure decrease, also the link beam length changing has different effects on coupling degree.
    Keywords: Steel Plate Shear Walls with Coupling, Link Beam, Plastic Section Modulus, Nonlinear Dynamic Analysis
  • Mohammad Poshteh-Shirani, Majid Rahimpour, Mohammad Mehdi Ahmadi Pages 33-44
    Piano Key Weir (PKW) is a flow control structure and it is a developed version of non-linear weirs that has a high discharge capacity, so that, for a specified discharge rate, the flow head above the weir is small, which may increase the likelihood of woody debris collection. In this study, the discharge capacity were investigated through 5 different geometry of the weir with the ratio exit to entrance lengh overhang with the values Bo/Bi=0, 0.5, 1, 1.25 and 1.5 and also the probability of woody debris collection using five models wood ad the location of the critical zone for obstructing the debris in the said weir was studied. The results indicate that increasing the length of the spillway crest increased discharge capacity, so that PKW1.5 than to PKW0 has increase discharge capacity to 26 percent. Also at a constant discharge PKW1.25 than other models in this study is less sensitive to ocllecion. And likelihood of trunk woody debris collection at this model relative to the models with ratios of Bo/Bi=0, 0.5, 1 and 1.5 has 7/18, 2/39, 9/38 and 8/7 percent less respectively. Also in all models most obstruction was occurred in the entrance region of exit keys.
    Keywords: Piano Key Weir, Discharge Capacity, Overhang, Sample of Wood, likelihood of Collection
  • Fatemeh Shacheri, Neda Sheykh Rezazadeh Nikou, Mohsen Saeedi, Jamal Mohammad Vali Samani, Ahmad Shacheri Pages 45-60
    Results of a comprehensive experimental study on the impact of the outfall source shape on flow characteristics in surface discharge of negatively buoyant effluent in stagnant water were done on two sections of rectangular and trapezoidal (The optimal hydraulic cross section). These experiments were recorded in dark room and processed using digital analysis. Dense flow behavior was reported for Densimetric Froude number less than twenty so, the self-similarity property of flow is not established in these experiments. The parameters examined in this research include flow pattern, concentration profiles, change width and flow trajectory. The result of flow behavior in these sections indicates that despite similar behavioral pattern, geometric and mixing characteristics of trapezoid are better than rectangular.
    Keywords: Dense flow, Discharges Source Cross Section, Flow Properties, Surface Discharge
  • Ali Allahverdi, Mostafa Mahinroosta Pages 61-76
    In this study, the properties of binary mixtures containing phosphorus slag (80 wt.%) and Portland based-chemical activator (20 wt.%) at three Blaine fineness of 2050, 3030, and 4500 cm2/g were studied. Also, Blaine fineness of 3030 cm2/g was selected to investigate the effect of curing temperature of 45, 85, and 200 ºC on compressive strength improvement. The experimental results showed that with enhancement of Blaine fineness, the bulk density and setting time decrease and water-to-cement ratio and compressive strength increase and at temperatures higher than 45 ºC, compressive strength decreases at later curing times.
    Keywords: Phosphorus Slag, Blaine Fineness, Curing, Activator, Compressive Strength
  • Amirreza Pilvar, Ali Akbar Ramezanianpour, Hosein Rajaie Pages 77-91
    Standard test method for bulk electrical conductivity (ASTM C1760) provides a rapid indication of the concrete’s resistance to the penetration of chloride ions by diffusion. In this paper a new approach for assessing the bulk electrical conductivity of saturated specimens of hardened concrete is presented. The test involves saturating concrete specimens with a 5 M NaCl solution before measuring the conductivity of the samples. By saturating specimens with a highly conductive solution, they showed virtually the same pore solution conductivity. Different concrete samples yield different conductivity primarily due to differences in their pore structure. The feasibility of the method has been demonstrated by testing different concrete mixtures consisting ordinary and blended cement of silica fume (SF) and calcined perlite powder (CPP). Two standard test methods of RCPT (ASTM C1202) and Bulk Conductivity (ASTM C1760) were also applied to all of the samples. The results show that for concretes containing SF and CPP, the proposed method is less sensitive towards the variations in the pore solution conductivity in comparison with RCPT and Bulk Conductivity tests. It seems that this method is suitable for the assessment of the performance and durability of different concretes containing supplementary cementitious materials.
    Keywords: Concrete, Chloride Permeability, Conductivity, Pore Solution
  • Mohsen Isari, Reza Tarinejad Pages 93-108
    A Boundary Element Code has been developed and verified by numerous study .The results of the analysis of topographic forms triangular, trapezoidal, semi-circular and semi-elliptical under seismic SH waves show that one of the important factors that influence on the dynamic behavior canyons are geometric parameters (shape and depth). These factors with different frequency have various effect. The results indicated that several parameters such as wave parameters (frequency and direction) are factors that affecting the pattern of displacement on the canyon. It was demonstrated that the effects of this parameters are highly dependent with incoming frequency. That is demonstrated with increasing frequency, Effects of depth is increases. It is clear that, the graph of materials effects (damping and Poisson) on the dynamic behavior and displacement pattern are undeniable and increase the accuracy of result that need to be considered.
    Keywords: Topography, Three-Dimensional Boundary Element method, Wave Scattering, Site Effect, Canyon Geometry
  • Vahid Nezami, Saeid Kharaghani, Nima Mehrannia Pages 109-118
    Biological method is an unusual way for soil stabilization in civil engineering, particularly in the sectors of road. Microbial limestone deposits occur due to urea hydrolysis by an enzyme called urease. Through this reaction, PH of the soil increases and Crystals of limestone deposit between soil particles and reduce the permeability of soil. In this study, by using experimental results at the National Institute for Genetic Engineering and Biotechnology, a road improved sandy bed is modeled by biological methods. ABAQUS 6.11 in this study is used. The soil layer is modeled in elasto-plastic condition and Settlement is calculated by using elasto plastic model in various thicknesses. The results show a significant effect in reducing plastic deformation and increasing soil strength by using biological methods in soil improvement.
    Keywords: Granular Soils, Biological Soil Improvement, Limestone, Numerical Modeling, The Behavior of Elasto Plastic