فهرست مطالب

پژوهش های تجربی در مهندسی عمران - سال دوم شماره 2 (پیاپی 4، پاییز و زمستان 1394)

نشریه پژوهش های تجربی در مهندسی عمران
سال دوم شماره 2 (پیاپی 4، پاییز و زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/06
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فرهنگ فرخی، امیر باقری، جمشید بغدادی صفحات 67-75
    امروزه از بتن خود متراکم به دلیل دارا بودن خواص تازه و سخت شده مناسب، به صورت انبوه در پروژه های عمرانی استفاده می شود. این خصوصیات به پارامترهای متعددی از قبیل ترکیب و میزان خمیر سیمانی، میزان حجم سنگ دانه، دانه بندی سنگ دانه و عوامل دیگر وابسته است. در این بین سنگ دانه ها به عنوان مصالحی ارزان می توانند در تامین خواص مورد نیاز بتن خودمتراکم تاثیر قابل توجهی داشته باشند. از آنجا که افزایش مقدار مصالح سنگی در بتن سبب کاهش میزان خمیر سیمان مصرفی جهت پرکردن فضای خالی سنگ دانه ها می شود، لذا در این مقاله هدف، دست یابی به دانه بندی مناسب با کمترین فضای خالی با استفاده از ارزیابی فاکتور تراکم و تاثیر آن روی خواص بتن خود متراکم و همچنین با استفاده از روابط کاربردی ضریب یک نواختی و ضریب انحناء در مکانیک خاک، است. نتایج نشان می دهد که رابطه منطقی ای بین ضریب انحناء، ضریب یک نواختی و میزان فضای خالی در مصالح سنگی وجود دارد. در ادامه به بررسی اثر فاکتور تراکم بر خصوصیات تازه و سخت شده بتن خود متراکم پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: فاکتور تراکم، دانه بندی، ضریب یک نواختی، ضریب انحنا، بتن خود متراکم
  • شیوا توکلی، علی حیدری، محمدنوید مقیم، محمدرضا نیلفروشان صفحات 77-87
    با توجه به کاربرد روز افزون بتن و سازه های بتنی و همچنین گسترش استفاده از افزودنی ها در بتن، انجام تحقیقات بر روی آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق با طراحی و ساخت بتن با مقاومت بالا حاوی نانو سیلیس، میکرو سیلیس، متاکائولن و پودر شیشه ضایعاتی، اثرات و خواص این مواد در بتن دارای سیمان تیپ 2 مورد نقد و بررسی قرار گرفته است.خواصمکانیکیازقبیلمقاومتکششیو مقاومت خمشی در سن 28 روز، مقاومت فشاری در سنین7، 28، 56 و 90 روز و جذب آب 90 روزهموردآزمایشقرارگرفتهاست. نتایجبدستآمدهحاکیازبهبود مقاومت خمشی در اکثریت طرح ها و بهبود مقاومت فشاری بتندر طرح های حاوی نانوسیلیس و متاکائولن نسبت به نمونه شاهد می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که نانوسیلیس، میکروسیلیس، متاکائولن و پودر شیشه در تمامی درصدهای استفاده باعث کاهش جذب آب نسبت به نمونه شاهد شده اند. ضمنا با توجه به مسائل زیست محیطی و اقتصادی مرتبط با پودر شیشه، می توان از اثرات منفی این ماده در مقاومت فشاری بلند مدت بتن در موارد خاص صرف نظر کرد.
    کلیدواژگان: بتن با مقاومت بالا، نانوسیلیس، میکروسیلیس، متاکائولن، پودر شیشه ضایعاتی
  • رسول افشون، شیوا حیدری، سید مهدی ابطحی صفحات 89-98
    هدف از این تحقیق بررسی نشست و سختی بستر ماسه ای شامل پاکت نرم، تحت پی مدل مستطیلی می باشد. در این تحقیق ابتدا آزمایش ها روی پی مدل مستقر بر بستر ماسه ای انجام گرفت. سپس جهت ایجاد شرایط پاکت نرم، المان فوم در موقعیت از پیش تعیین شده قرار گرفت. موقعیت فوم از کف پی و ابعاد فوم به عنوان متغیر مورد بررسی واقع شدند. نتایج نشان داد که برای ایجاد شرایط پاکت نرم، فوم به عرض B (Bمعرف عرض پی) در عمق B2 از کف پی، شرایط را ایفا می کند و همچنین وجود پاکت نرم باعث افزایش نشست پی و کاهش سختی و ظرفیت باربری پی می شود. در ادامه، ابتدا المان فوم در بستر گنجانده شد و سپس المان های تسلیح در بالای موقعیت فوم قرار گرفتند و بارگذاری پی انجام شد. از منحنی های بار-نشست بدست آمده، ظرفیت باربری، سختی و نشست بستر استخراج شدند. مقادیر بهینه المان های تسلیح جهت رسیدن به بیشینه ظرفیت بدست آمدند. نتایج نشان دادند که افزودن المان های تسلیح، باعث افزایش ظرفیت باربری و سختی و باعث کاهش نشست پی می شود.
    کلیدواژگان: ظرفیت باربری، سختی خاک، نشست پی، بستر مسلح، پاکت نرم، فوم
  • سینا حاجی بیگ تهرانی، محمدحسن کدیور صفحات 99-110
    اساسی ترین بحث در مطالعه ی کاربردی آتش در مهندسی عمران، برآورد بار آتش است که متاثر از روش های زندگی و اقلام مصرفی می باشد. این مسئله با توجه به استفاده از سازه های حساس به حریق مانند سازه های چوبی تا به کنون بیشتر در کشورهایی چون هند، نیوزیلند، کانادا و فنلاند مورد توجه بوده است. در این مقاله، ضمن تعریف معیارهای مورد بررسی برای بار آتش در ایران و با نمونه گیری از تعدادی از منازل مسکونی در شهر شیراز، نتایج حاصل از تحقیقات انجام شده در رابطه با میزان بار آتش در سایر کشورها با کشورمان مقایسه شده است. نتایج حاصل از این تحقیق بر اساس دسته بندی های مختلف از جمله مساحت منزل مسکونی، شماره طبقه، جنسیت کاربران، کاربری فضا و غیره ارائه شده و به علاوه رابطه ای برای حدس تقریبی بار آتش در ساختمانهای مسکونی ایران ارائه شده است. بر اساس تحقیقات انجام شده بار آتش در ساختمانهای ایران به طور متوسط 8/541 مگاژول بر متر مربع می باشد که نسبت به اکثریت کشورهای جهان رقم قابل توجهی است.
    کلیدواژگان: حرارت، بار آتش، ساختمان های مسکونی، مهندسی آتش
  • علی حیدری، داود توکلی صفحات 111-120
    در سال های گذشته تحقیقات وسیعی جهت دستیابی به بتن با مقاومت بالا انجام گرفته است. استفاده از مصالح خاص و روش های نوین ساخت بتن از جمله راهکارهای استفاده شده جهت دستیابی به بتن پر مقاومت است. بتن پودری واکنش پذیر نوعی بتن با مقاومت بالا است که مورد توجه قرار گرفته است. ساخت بتن پودری واکنش پذیر نیاز به مصالح خاص داشته که همواره قابل تهیه و اجرا نیست. از این روی در این مطالعه آزمایشگاهی با توجه به اصول ساخت بتن پودری واکنش پذیر و استفاده از مصالح محلی موجود اقدام به ساخت بتن با مقاومت بالا شده است. برای این منظور طرح های اختلاطی با نسبت های مختلف آب به سیمان و ماسه به سیمان تهیه شده و طرح های اختلاطی نیز با استفاده از میکرو سیلیس و بدون آن تهیه شده اند. در نهایت طرح اختلاط بهینه و اجرایی مشخص شده است. با توجه به استفاده از اصول ساخت بتن پودری واکنش پذیر و همچنین استفاده از مصالح محلی می توان از این بتن با نام بتن پودری واکنش پذیر اصلاح شده نام برد.
    کلیدواژگان: بتن پر مقاومت، بتن پودری واکنش پذیر، مقاومت فشاری، آزمایش، طرح اختلاط
  • جلال اکبری، امیرحسین عابدی صفحات 121-131
    در سال های اخیر استفاده از الیاف مختلف برای بهبود مقاومت بتن به امری رایج در مهندسی عمران تبدیل شده است. تحقیقات نشان می دهد که به کارگیری انواع الیاف در بتن باعث افزایش مقاومت های فشاری، کششی و خمشی می شود. در تحقیق حاضر به بررسی بهبود مقاومت های فشاری، کششی و خمشی بتن مسلح به الیاف فولادی و شیشه ای در دو نسبت آب به سیمان 35/0 و 45/ 0 و با در نظر گرفتن نسبت های مختلف الیاف پرداخته شده است. الیاف مصرفی به میزان صفر، 3/0، 6/0 و 9/0 درصد حجم بتن مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پژوهش در هر نسبت آب به سیمان برای آزمایش مقاومت فشاری از 21 نمونه مکعبی 10×10×10 سانتیمتر، در آزمایش کششی از 14 نمونه استوانه ای 30×15 سانتیمتر و برای آزمایش خمش سه نقطه ای از 14 نمونه منشوری 50×10×10 سانتیمتری ساخته شده است. نتایج نشان می دهد که افزودن 3/0 تا 9/0 درصد الیاف فولادی باعث افزایش مقاومت های فشاری، کششی و خمشی نسبت به بتن معمولی می شود. در مقایسه با الیاف فولادی اضافه کردن 3/0 تا 6/0 درصد الیاف شیشه ای مقاومت فشاری را افزایش داده و استفاده بیشتر از این مقدار باعث افت مقاومت بتن می گردد.
    کلیدواژگان: الیاف فولادی، الیاف شیشه، بتن الیافی، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی
  • احمد دالوند، عباس سیوندی پور صفحات 133-141
    در تحقیق حاضر یک بررسی آزمایشگاهی و آماری بر روی مقاومت ضربه ای و خصوصیات مکانیکی بتن دارای میکروسیلیس انجام شده است. سه سری بتن که به ترتیب دارای صفر، 7 و 14 درصد میکروسیلیس بودند ساخته شد. درمجموع 288 نمونه بتنی در سه گروه ساخته شد. از هر طرح اختلاط 20 نمونه مکعبی، 20 نمونه استوانه ای، 20 نمونه تیر کوچک و 36 نمونه دیسک کوچک به ارتفاع 64 میلیمتر و قطر 150 میلیمتر ساخته شد. از نمونه های مکعبی به منظور تعیین مقاومت فشاری، از نمونه استوانه های کوچک برای تعیین مقاومت کششی دونیم شدن، از تیرهای کوچک به منظور تعیین مقاومت خمشی و از دیسک های کوچک جهت تعیین مقاومت ضربه ای استفاده گردید. آزمایش ضربه با استفاده از روش وزنه افتان که به وسیله آیین نامه544 ACI پیشنهادشده، انجام گرفت. آنالیز آماری صورت گرفته بر روی خصوصیات مکانیکی نشان داد خصوصیات مکانیکی و مقاومت ضربه ای با افزودن میکروسیلیس افزایش و ضریب تغییرات کاهش داشته است. به عبارت دیگر با افزایش میزان میکروسیلیس در بتن پراکندگی بین داده های آماری کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مقاومت فشاری، مقاومت اولین ترک، مقاومت انهدام، مقاومت ضربه ای، جذب انرژی
|
  • Farhang Farrokhi, Amir Bagheri, Jamshid Baghdadi Pages 67-75
    Recently، self-compacted concrete (SCC) is extensively used in civil projects because of their special fresh and hardened properties. These properties result from numerous parameters such as the paste content، the chemical composition of paste، the aggregate volume and aggregate grading. Although aggregates are inexpensive material but they can play an important role in concrete production. An increase in the proportion of aggregate particles directly result in decreasing cement paste content that is commonly used in filling up the voids and therefore، promote the efficiency of concrete particularly its mechanical strength and durability. This work attempts to introduce a method for approaching the proper aggregate grading with lesser void volume، by determining the influence of packing density of aggregates on the properties of SCC and by using uniformity coefficient together with coefficient of gradation in soil mechanics. The obtained results indicate that there is a logic correlation between packing density، uniformity coefficient، coefficient of gradation and void volume. Also، the results verify the effect of aggregate packing density on fresh and hardened properties of SCC.
    Keywords: Packing Density, Aggregates Grading, Uniformity Coefficient, Coefficient of Gradation, Self, Consolidating Concrete
  • Shiva Tavakoli, Ali Heidari, Mohammadnavid Moghim, Mohammadreza Nilforoushan Pages 77-87
    Due to the wide spread using of concrete and concrete structures, as well as developing the use of additives in concrete, investigation in such area is very important. In this paper with the design and manufacture of high-strength concrete containing nano-silica, micro-silica, metakaolin and glass waste powder, the properties and effects of these materials when participate with cement type 2 reactions have been analyzed and criticized. Mechanical properties such as tensile strength and flexural strength at the age of 28 days, compressive strength at ages of 7, 28, 56 and 90 days and water absorption at the age of 90 days, have been examined. The obtained results indicate an improvement in the flexural strength of the majority of mix designs and also promote the compressive strength of mix designs containing nano-silica and metakaolin compared with control samples. The nano-silica, micro-silica, metakaolin and glass powder in all percentages caused to reduce water absorption relative to control sample. Due to the environmental and economic considerations associated with using glass powder in the aspect of long-term negative effects of this material on the compressive strength of concrete, its disadvantage is negligible.
    Keywords: High strength concrete, Nano, silica, Micro, silica, Metakaolin, Waste glass powder
  • Rasoul Afshoon, Shiva Heidari, Mehdi Abtahi Pages 89-98
    The aim of this study is to investigate the settlement and stiffness of reinforced sand bed including soft pocket under rectangular model footing. The experiment initially was conducted on the model footing rested on sand bed. Then foam element was inserted in preset position for providing soft pocket condition. The foam distance from footing beneath, and the foam dimensions were examined as variable parameters. Results show that foam with B width create soft pocket condition at 2B distance of footing base and existence of soft pocket increase the footing settlement and decrease the stiffness and bearing capacity of foundation. By progressing the tests, the foam element was initially positioned in the sand bed and then the reinforcing elements were rested at the top of foam continued by loading the model footing. The bearing capacity, stiffness and settlement of sand bed were extracted from the load-settlement curves. The optimum values of reinforcing elements were obtained for reaching the ultimate bearing capacity. Results revealed that adding of reinforcement increased the bearing capacity and stiffness and decreased the settlement of foundation.
    Keywords: Bearing Capacity, Stiffness, Settlement, Reinforced Bed, Soft Pocket, Foam
  • Sina Haji Beig Tehrani, Mohammadhasan Kadivar Pages 99-110
    The most fundamental subject in applicable studies of fire in civil engineering is to evaluate fire load, which is affected by life style and consumable objects of the users. This subject has been considered more in countries like India, New Zealand, Canada and Finland, due to usage of structures sensitive to fire, like wooden structures. In this article, while defining the criteria for fire load evaluation and sampling from a number of residential buildings in Shiraz, the results of the researches done in other countries on fire load is compared with the results achieved in our country, Iran. Meanwhile various approaches of counting burning calories of different places and different household materials are explained. The results of this research are presented in different categories like the area of the residency, story number, sexuality of the users, application of the room and etc. plus a formula for evaluation of fire load in Iranian residential buildings is provided. This Formula, named after main writer of this article, Haji Beig Tehrani, is provided based on statistical studies, using different coefficients and the average fire load of a residential building in Iran. Concluding from this research, fire load in Iranian residential buildings is 541.8 Mega joules per square meter in average which is a high value, compared to other countries.
    Keywords: Heat, Fire Load, Residential Buildings, Fire Engineering
  • Ali Heidari, Davoud Tavakoli Pages 111-120
    Recently, various researches have been undertaken on the high performance concrete (HPC). In order to obtain high strength concrete, certain materials and modern procedures are essential needs to get the result. Reactive powder concrete is a type of HPC that is under consideration of many recent works. The manufacture of HPC needs special materials that are not always accessible and applicable. However, in the present laboratory research regarding to the principles of reactive powder concrete manufacturing and using local available materials, it has been attempted to make HPC. In this view, numerous mix designs with different w/c and s/c proportions are made. The mix designs are added with and without standard amount of silica fume. Eventually, optimized and applicable mix design was obtained. According to reactive powder concrete manufacturing principles by using local materials, this type of concrete could be known as "modified reactive powder concrete".
    Keywords: High performance concrete, Reactive powder concrete, Compressive Strength, Experimental, Mix design
  • Jalal Akbari, Amirhosein Abedi Pages 121-131
    To improve the strength of concrete, recently the use of different types of fiber is very common particularly in for civil engineering constructions. Most of the researches show that using the fibers will improve the compressive, tension and flexural strengths of concrete. The present work attempts to clarify the effect of different types of fiber on the mechanical strength of concrete. To achieve this aim, low amount of steel and glass fibers in mixes designed with two different rates of water to cement (W/C) ratios including 0.35 and 0.45 have been investigated. The steel and glass fibers have been used in concrete for 0, 0.30, 0.60 and 0.90 volume percent of concrete. For each ratio of water to cement: 21 cubic samples (10×10×10 cm) for compressive strength tests, 14 cylindrical samples (15×30 cm) for tensional tests and 14 prismatic samples (10×10×50 cm) for three-point flexural tests have been prepared. The laboratory results show that adding 0.30 to 0.90 percent steel fibers for concrete will increase the compressive, tension and flexural strengths in compare with normal concrete. Using the glass fibers between 0.30 to 0.60 percent by increasing the compressive strengths and by adding more fibers (more than 0.60 present), the compressive strengths will be decreased. In compare with normal concrete samples, by adding the glass fibers in the range of 0.30 to 0.90 percent of concrete volume, the tension and flexural strengths of reinforced concrete will be increased.
    Keywords: Steel Fiber, Glass Fiber, Compressive Strength, Tension Strength, Flexural Strength
  • Ahmad Dalvand, Abas Sivandipour Pages 133-141
    Silica fume as new supplementary cement material has several effects on initial mechanical strength and long term improvement in durability. In this paper, the impact resistance and mechanical properties of concrete mixed with silica fume are statistically investigated by preparing 288 specimens in three mix designs. The silica fume replaced 0, 7 and 14% of Portland cement by weight in mixed designs. Samples were made in different shapes including twenty cube, twenty cylindrical, and thirty-six 150×64-mm discs, casting from each batch for different test purposes. Cubic and cylindrical samples were used to determine the compressive strength and prismatic specimens were tested to obtain rupturing tensile. Also, cylindrical cutting specimens were subjected to the drop-weight test following the ACI committee 544 to determine impact strength of mixed concretes. Experimental data on the mechanical properties of different mixes indicate that silica fume improves mechanical properties and impact resistance while statistical analysis done based on these experimental tests showed the reduction of coefficient of variation values. In other words, adding silica fume improves statistical dispersion of data.
    Keywords: Compressive Strength, First Crack Strength, Failure Strength, Impact Resistance, Energy Absorption