فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال چهل و پنجم شماره 1 (تابستان 1392)

نشریه مهندسی عمران
سال چهل و پنجم شماره 1 (تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/06/20
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مهرداد علی پور، علی اکبر آقاکوچک صفحات 1-12
    نیاز به شکل پذیری در قاب های دارای مهاربندهای همگرا، باعث شده است محققین مطالعات گسترده ای را در زمینه عوامل موثر بر شکل پذیری این نوع سازه ها انجام دهند. فاصله آزاد انتهایی مهاربند یکی از عوامل موثر در این موضوع است که در آیین نامه های لرزه ای برای تامین رفتار شکل پذیر در نظر گرفته شده است. در تحقیق حاضر اثر فاصله آزاد انتهایی در رفتار لرزه ای این نوع سازه ها بررسی شده است. برای این منظور نمونه هایی با دو نوع ورق اتصال مستطیلی و باریک شده در نظر گرفته و تحت بارگذاری چرخه ای تحلیل شده اند. به منظور داشتن معیاری برای تعیین حد نهایی باربری این گونه قاب ها، از مفهوم کرنش معادل پلاستیک برای پیش بینی شکست در نواحی بحرانی استفاده شده است. نواحی بحرانی در این نوع سازه ها میانه مهاربند و گوشه ورق اتصال است. با پیش بینی شکست در این نواحی ظرفیت نهایی شکل پذیری نمونه ها مشخص و با هم مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند در حالی که در ورق های اتصال باریک شده رعایت فاصله آزاد 2tp (پیشنهاد آیین نامه ها) بهینه ترین حالت برای دستیابی به رفتار شکل- پذیر در این نوع سازه ها است، در ورق های اتصال مستطیلی امکان کاهش این فاصله و در نتیجه دستیابی به ورق اتصال کوچکتر در عین حفظ رفتار شکل پذیر وجود دارد.
    کلیدواژگان: مهاربند همگرا، ورق اتصال، فاصله آزاد انتهایی، رفتار لرزه ای و شکل پذیری
  • علی اکبر رمضانیانپور، پویا پوربیک، فرامرز مودی صفحات 13-23
    خرابی سازه های بتنی در محیط های سولفاتی پدیده ای شناخته شده می باشد. شیمی سیمان عاملی بسیار مهم برای مقابله با حمله سولفاتی است. C3A و هیدروکسید کلسیم باعث انبساط، ایجاد ترک و کاهش مقاومت در بتن می شود. استفاده از خاکستر پوسته برنج می تواند باعث بهبود دوام در برابر حمله سولفاتی شود. دوام سیمان های آمیخته به طور چشم گیری در محیط های سولفاتی نسبت به بتن های کنترل افزایش می یابد.
    در این کار تحقیقاتی دوام بتن های حاوی خاکستر پوسته برنج ارزیابی شده است. سه درصد جایگزینی 7، 10 و 15 خاکستر پوسته برنج در نظر گرفته شد. پس از 28 روز عمل آوری، نمونه های بتنی در محلول های سولفات سدیم و منیزیم قرار گرفتند. میزان حمله سولفاتی به وسیله اندازه گیری افت وزن و مقاومت فشاری در اثر حمله سولفاتی دائم و دوره ای مورد ارزیابی قرار گرفتند.
    میزان انبساط در نمونه های منشوری ملات کنترل بیش از نمونه های سیمان آمیخته بود. علاوه بر این ریز ساختار نمونه های قرار گرفته در محلول سولفات نیز با دستگاه میکروسکوپ الکترونی بررسی شد.
    کلیدواژگان: خاکستر پوسته برنج، دوام بتن، حمله سولفاتی، انبساط ملات های منشوری، ریز ساختار
  • شهریار افندی زاده، مهرداد شریعت صفحات 25-33
    تعیین محل های مناسب برای قرار گرفتن ایستگاه ها در راستای یک مسیر ریلی، یکی از مهم ترین مراحل طراحی و برنامه ریزی در سیستم های حمل و نقل ریلی است. در این مقاله مدل جدیدی برپایه GIS[i] برای مکان یابی ایستگاه های حمل و نقل ریلی شهری با هدف بیشینه نیم فاصله شدن جذب مسافر در مسیر ریلی ارائه شده است. در این مدل با در نظر گرفتن محل های بالقوه برای قرارگیری ایستگاه ریلی، در گام اول انواع چیدمان ها (ترکیبات مکانی ممکن) در طول خط تشکیل می گردد. در گام های بعدی چیدمان ها بر اساس مقدار جذب مسافر از نواحی تحت پوشش ایستگاه ها، اولویت بندی می شوند و بهترین مکان های ایستگاه های حمل و نقل ریلی شهری تعیین خواهد شد. مدل ارائه شده نسبت به ویژگی های محیط، کاربر و سیستم ریلی حساس است.
    کلیدواژگان: ایستگاه حمل و نقل ریلی، مکان یابی، پوشش دهی، انحراف تقاضا، خطوط هم تراز
  • مهدی ایران نژاد، حسن صدیقی، مهدی قراباغی صفحات 35-42
    در این پژوهش حذف ناخالصی های سیلیسی بنتونیت معدن رشم استان سمنان با استفاده از دو فرایند ته نشینی با عامل شیمیایی هگزامتافسفات سدیم و هیدروسیکلون به منظور تهیه نانورس مورد مطالعه قرار گرفت. بنتونیت معدن رشم، بنتونیتی سدیمی با عیار پایین بوده و ناخالصی هایعمده آن کریستوبالیت و کوارتز است که به همراه آن مقادیر اندکی فلدسپار، گچ، دولومیت، کلسیت و زئولیت وجود دارند. نمونه به وسیله ی فرایندهای ته نشینی با هگزامتافسفات سدیم و هیدروسیکلون خالص سازی شده است. اینترکلیشن (میان افزایی) مونتموریلونیت خالص بدست آمده، با اکتادسیل آمین انجام شد و با آزمایش دیفراکسیون اشعه ایکس ارزیابی شد. نتایج خالص سازی نشان داد که با استفاده از هیدروسیکلون نمی توان مونتموریلونیت خالص مناسب برای تولید نانورس بدست آورد ولی با استفاده از فرایند ته نشینی با هگزامتافسفات سدیم می توان ناخالصی های موجود در نمونه را تا کمتر از 5 درصد کاهش داد. از بین دو روش ارائه شده روش ته نشینی با هگزامتافسفات سدیم با توجه به کاهش مطلوب مقدار ناخالصی ها و قابلیت افزایش مقیاس، برای تولید نانورس مناسب است. اصلاح مونتموریلونیت خالص شده نشان داد که به کارگیری هگزامتافسفات سدیم در فرایند خالص سازی باعث افزایش فاصله بین لایه ای در نمونه اصلاح شده می شود.
    کلیدواژگان: مونتموریلونیت، هیدروسیکلون، هگزامتافسفات سدیم، میان افزایی، نانورس
  • مسعود مکارچیان، جهانگیر الیاس صفحات 43-51
    کاربرد ژئوتکستایل ها به عنوان مصالحی با مقاومت بیشتر نسبت به خاک، در چند دهه اخیر، به ویژه در راهسازی، مورد توجه محققین و سازمان های مختلف واقع شده است. در این تحقیق با استفاده از مدل سازی آزمایشگاهی، نقش ژئوتکستایل ها در افزایش باربری روسازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. ابعاد، به گونه ای انتخاب شده است که شرایط مرزی اثر کمی بر نتایج داشته باشد. آزمایش های CBR اصلاح شده با استفاده از قالبی که به این منظور ساخته شده انجام شده است. ژئوتکستایل های بافته نشده سوزنی، تحت شرایط انتهای آزاد و گیردار، روی لایه رس نرم (معادل بستر نرم) و در زیر لایه ماسه (معادل زیراساس) قرار می گیرند. نتایج نشان می دهند که ژئوتکستایل ها، باعث افزایش باربری روسازی شده و این افزایش باربری با افزایش میزان نشست، زیاد می شود.
    کلیدواژگان: ژئوتکستایل، روسازی، ظرفیت باربری، آزمایش CBR
  • مجید قلهکی، محسن گرامی، هوشنگ اصغری تکدام صفحات 53-67
    امروزهدیوارهایبرشیفولادی بهعنوانیکسامانهمقاومدربرابربارهایجانبیموردتوجهقرارگرفته اند. هم چنین محققین شاهد اثرات متفاوت زلزله های نزدیک و دور از گسل بوده اند. تحقیقات نشان می دهند، نگاشت های نزدیک گسل دارای مدت زمان موثر کم تری نسبت به نگاشت های دور از گسل بوده و یک یا چند ضربه ویژه با دامنه زیاد و دوره تناوب متوسط تا بلند دارند که باعث افزایش دامنه طیف پاسخ در محدوده دوره تناوب بلند می شود. در این مقاله چهار قاب خمشی فولادی پنج دهانه 3، 7، 15و 25 طبقه با دیوار برشی فولادی الگوی نواری، طراحی شده و بوسیله طیف های نزدیک و دور از گسل و آیین نامه 2800 زلزله ایران مورد تحلیل قرار گرفته است. در صورت عملکرد مناسب الگوی نواری، نتایج نشان داد که برش پایه و تغییرمکان نسبی بام سازه های 3 و 7 طبقه با طیف نزدیک گسل بین 2 تا 32 درصد کمتر از مقادیر آن ها با طیف های دور از گسل و آیین نامه 2800 زلزله ایران بوده و در سازه های 15 و 25 طبقه مقادیر گفته شده بر عکس بوده و به طور میانگین 22 و 50 درصد بیشتر از مقادیر طیف های استاندارد 2800 و دور از گسل است.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، طیف دور و نزدیک گسل، آیین نامه زلزله ایران
  • عباس آقاجانی کوپایی، احمد ساعتچی، محمد علی گلعذار، کیوان رئیسی، سعید شعبانی صفحات 69-80
    هدف از این تحقیق بررسی اثرات جریان سرگردان AC بر سازه های بتنی است. در این بررسی ولتاژهای 220 و 380 ولت AC بر نمونه های مختلف بتنی اعمال شد و اثرات جریان سرگردان AC بر ساختار آنها به کمک آزمون های جریان-زمان، مقاومت ویژه، عمق نفوذ کلرید، مقدار بار الکتریکی عبوری در آزمون «اندازه گیری سریع نفوذپذیری در برابر کلرید» و آزمون طیف نگار امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. بر اساس نتایج آزمون های انجام شده، جریان AC در ولتاژهای بالا باعث ایجاد تغییرات ساختاری در بتن موجب کاهش مقاومت الکتریکی، افزایش عمق نفوذ کلرید، افزایش بار الکتریکی در آزمون نفوذپذیری کلرید و ایجاد تغییر در شکل طیف امپدانس الکتروشیمیایی بتن می شود. کاهش نسبت w/c و نیز اضافه نمودن میکروسیلیس به طرح اختلاط بتن موجب افزایش مقاومت آن در برابر اثرات جریان سرگردان AC می شود. اغلب مقالات موجود در زمینه خوردگی بتن در ارتباط با خوردگی آرماتور است. در این مقاله تاثیر جریان AC در ولتاژهای بالا بر ساختار بتن بررسی شده است. روش کاهش دوام از راه تنش حرارتی، انقباض ناشی از خشک شدن بتن، ایجاد ترک های مویین و بمباران یونی است.
    کلیدواژگان: جریان متناوب، سرگردان، بتن
  • حمید شیرازی، محمدرضا اصفهانی صفحات 81-96
    در این پژوهش، رفتار اتصالات خارجی بتنی ساخته شده از بتن معمولی (NC) و خودتراکم (SCC) مورد بررسی قرار گرفته است. عامل های مورد بررسی شامل نوع خم میلگردهای طولی تیر، میلگردهای عرضی هسته اتصال و نوع بتن مصرفی هستند. مطالعه رفتار اتصال تحت اثر عامل های مورد نظر در دو بخش آزمایشگاهی و تحلیلی بررسی شده است. در بخش آزمایشگاهی، تعداد 10 نمونه اتصال خارجی بتنی با مقیاس 2/1 ساخته شده و تحت اثر نیروی محوری ثابت در ستون و بارگذاری رفت و برگشتی در تیر آزمایش شده است. در بخش تحلیلی، نمونه های مورد نظر با استفاده از نرم افزار ABAQUS مدل سازی و تحلیل شده اند. ظرفیت های به دست آمده از روش تحلیلی برابری خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. نتایج تحقیق نشان می دهد که استفاده از بتن خودتراکم علاوه بر سهولت در اجرا، موجب افزایش کارایی و شکل پذیری اتصال و افزایش چسبندگی بتن با میلگرد می شود. برای استفاده از کارایی بتن خودتراکم، اجرای آن در تمام اتصال ضروری نیست و می توان از آن فقط در ستون یا در محدوده هسته استفاده نمود. از طرف دیگر، افزایش مقاومت بتن در صورت ثابت بودن درصد آرماتور مقطع می تواند موجب تغییر سازوکار شکست اتصال از حالت برشی در هسته به حالت خمشی در تیر شود.
    کلیدواژگان: اتصال خارجی تیر، ستون بتنی، اجزاء محدود، بتن خودتراکم، نمودار هیستریزیس
  • محمدعلی لطف اللهی یقین، میراحمد لشته نشایی، محمدعلی قربانی، مرتضی بیک لریان صفحات 97-105
    ارتفاع موج شاخص دریا در واقع میانگین ارتفاع یک سوم مرتفع ترین امواج در یک وضعیت دریایی است. بررسی و پیش بینی این ارتفاع موج در تحلیل سامانه های دریایی از جمله نیروهای وارد بر سازه های دریایی و انتقال رسوب برای طراحی، بهره برداری و مطالعات مربوط به گستره دریایی، اهمیت دارد. در این تحقیق، خصوصیات دینامیکی سری زمانی ارتفاع موج شاخص ساعتی در ورودی بندر انزلی دریای خزر و پیش بینی آن با استفاده از مفاهیم نظریه آشوب انجام شده است. برای بازسازی فضای حالت، زمان تاخیر از روش تابع خود همبستگی و بعد محاط از الگوریتم نزدیک ترین همسایه های کاذب محاسبه گردید. روش بعد همبستگی نیز برای بررسی آشوب پذیری ارتفاع موج شاخص دریا بکار گرفته شد. از روش پیش بینی موضعی برای پیش بینی سری زمانی ارتفاع موج شاخص استفاده شد که نتایج حاکی از دقت قابل قبول این نظریه در پیش بینی کمی ارتفاع موج شاخص دریاها دارند.
    کلیدواژگان: ارتفاع موج شاخص، پیش بینی موضعی، دریای خزر، نظریه آشوب
|
  • Mehrdad Ali Pur, Ali Akbar Agha Kochak Pages 1-12
    The need for ductility in Concentrically Braced Frames (CBF) has driven researches to study the different parameters which influence the ductile performance of this kind of structure. Brace end clearance in gusset plates is one of the most important of these parameters, which is considered by seismic codes to improve the seismic behavior of these structures.
    This study examines the effect of brace end clearance on the behavior of CBFs. Both rectangular andtapered gusset plates are considered in order to gain a deep insight into this issue. Nonlinear analyses using the detailed inelastic finite-element model (FEM) are employed to perform this research. The equivalent plastic strain concept is used to determine the limits of ductile behavior and to predict fracture and failure in these models. Results shows that while in tapered gusset observing 2tp clearance (which is recommended by codes) provides the optimum ductile behavior, in rectangular gusset plates, it is possible to reduce this distance and obtain a smaller gusset plate to maintain the ductile behavior of the frame.
    Keywords: Braced frame, Gusset Plate, Brace end Clearance, Ductility
  • Ali Akbar Ramezan Pur, Poya Pur Beik, Faramarz Modi Pages 13-23
    Deterioration of concrete structures in sulfate environments is a well-known phenomenon. Cement chemistry is an important parameter in coping with sulfate attack. C3A and CA (OH)2 lead to expansion, cracking and strength reduction. The use of rice husk ash (RHA) can improve the sulfate resistance of concrete. It was observed that the sulfate resistance of blended cements was significantly higher in sulfate environments. This study investigates the effect of RHA replaced by cement on the durability of concrete due to sulfate attack. Three RHA replacement levels were considered in the study which is 7%, 10% and 15% by the weight of cement. After the specified initial moist curing period (28 days), concrete specimens were immersed in sodium sulfate & magnesium sulfate solution. The degree of sulfate attack was evaluated by measuring the compressive strength reduction of concrete cubes and their weight losses in both continuous immersed and wetting-drying conditions. Expansion observed in the ordinary Portland cement mortar prisms was larger than expansion for the RHA mortar prisms. Moreover, microstructure of the mortar and concrete incorporating Rice Husk Ash were studied through SEM tests.
    Keywords: Rice Husk Ash, Durability of Concrete, Sulphate Attack, Mortar Prisms Expansion, Microstructure
  • Shahriar Afandi Zadeh, Mehrdad Shariat Pages 25-33
    In this paper, a GIS based model for locating urban rail stations is suggested. The Purpose of the model is maximizing the number of passengers who are attracted to the rail. The model at first generates different combinations of stations along the rail line. Following that, the model evaluates the rail trip attraction from the station-covered areas in each combination of stations. Finally, the model prioritizes the location and combinations of stations. Based on this, the optimized locations of stations are determinable. The suggested model considers local conditions, user characteristics and rail specifications.
    Keywords: GIS, Rail Line, Rail Trip, Combinations of Stations along the Rail Line, Rail Station
  • Mehdi Iran Nejad, Hasan Sedighi, Mahdi Gharabaghi Pages 35-42
    Removal of silica impurities on Reshm bentonite sample of Semnan province in Iran was investigated .
    Two processes of hydrocyclone and sedimentation treatment with sodium hexametaphosphate were used aiming for nanoclay production. Mineralogical studies indicated that the treated sample was a low grade Na-bentonite. The dominant impurities were cristobalite and quartz with low amounts of feldspar, gypsum, dolomite, calcite and zeolite. The Purification of the sample was processed by two methods of hydrocyclone and sedimentation treatment with sodium hexametaphosphate as depressant. The purified product was intercalated with octadecylamine. The evaluation of products was performed by XRD analysis. The purification results showed that hydrocyclone process failed to produce a purified montmorillonite product suitable for nanoclay application. Using sedimentation treatment with sodium hexametaphosphate as a depressant, a product with impurities of less than 5 percent, suitable for nanocaly application, can be produced. Intercalation of purified montmorillonite by octadecylamine showed that the application of sodium hexametaphosphate increase the basal spacing up to 36 °A.
    Keywords: Montmorillonite, Nanoclay, Hydrocyclone, Sodium Hexametaphosphate, Intercalation, octadecylamine
  • Masoud Makarchian, Jahangir Elyas Pages 43-51
    Using geotextiles as a material with more tensile strength than soil has attracted attention of different researchers and organizations, particularly for road construction. In this research, first, the effect of geotextiles on pavement bearing has been investigated by laboratory model. Dimensions were determined in a way that boundaries have minimum effect on results. The free-end or fixed-end needle punched geotextiles were placed under a layer of sand (as sub-base) and over a layer of soft clay (as sub-grade). The results indicated that Fixed-End or Free-End conditions of geotextiles are similar to each other and geotextiles increase pavement bearing. This effect increases as displacement increases.
    Keywords: Geotextiles, Pavement, Bearing Capacity, CBR Test
  • Majid Gholhaki, Mohsen Gerami, Hoshang Asghari Takdam Pages 53-67
    Recently steel shear walls have been considered as a resistant system against lateral loads. Also researchers have seen different effects of earthquakes of near and far from the fault. These researches shows that mappings of near fault have less effective time than mappings of far from the fault and have one or more special pulse, large domain and medium to large frequency which causes to increase the domain of response spectrum in large period zones. In this article four moment resisting steel frames each of which has four spans 3, 7, 15 and 25 stories that only their mid span has steel shear wall with thin plate (strip model) have been analyzed under near or far from the fault and Iranian Earthquake 2800 Code spectrums. By the assumption of well acting of strip model, results showed that base shearing and relative roof displacements of 3 and 7 stories under the near fault spectrum was 2 to 32 percent less than the cases under far from the fault and Iranian Earthquake 2800 Code spectrums and at 15 and 25 stories the consequence was vice versa and averagely 22 and 52 percent more than the amounts of far from the fault and Iranian Earthquake 2800 Code spectrums.
    Keywords: Steel Shear Wall, Thin Plate, Near, Far from the Fault Spectrums, Iranian Earthquake Code
  • Abbas Aghajani Kopaei, Ahmad Saatchi, Mohammad Ali Golozar, Keivan Raeesi, Saeed Shabani Pages 69-80
    The purpose of this article is the study of effects of high voltage AC stray current (220 and 380 VAC) on the durability of concrete. In rainy condition, high voltage AC current can leakage into water saturated concrete power pole by creeping AC current through their insulators. In Iran, large budgets are annually spent for replacing degraded concrete power poles with new ones. There is not any research on the above mentioned subject and the history of this research is related to the authors of this paper. Therefore, this study is a new work in the field of concrete.
    In this study, the degradation effects and mechanisms of the AC stray current on water saturated concrete were investigated via laboratory tests. They included electrical and electrochemical tests. Based on the results of the tests, AC stray currents can reduce the durability of water saturated concrete by non-distribution current, thermal and shrinkage stress mechanisms. Application of silica fume and reducing w/c ratio increases the resistance of concrete against destructive effects of the AC stray current and increases its durability.
    Keywords: Concrete, AC Stray Current, Durability
  • Hamid Shirazi, Mohammad Reza Esfahani Pages 81-96
    In this research, behavior of exterior concrete beam-column joints made of normal concrete (NC) and self-consolidating concrete (SCC) is investigated. The variables include the type of beam longitudinal bar anchorage in joint, transverse reinforcement of joint and strength of concrete. Experimental and analytical investigation of joint behavior is carried out. In the experimental part, 10 semi-scale exterior beam-column joints were manufactured and subjected to a constant column axial load and beam quasi-static cyclic load. In the analytical part, the ABAQUS software is used for modeling and analyzing of test specimens. Based on the results, the experimental and analytical joint capacities are in good agreement. Results show that using self-consolidating concrete in joints, apart from easier concrete placement, can increase the workability and ductility of connection and result in a better bond with reinforcing bars. Also, by increasing the concrete strength, the failure mechanism of a connection may change from shear failure in joint to flexural failure in beam.
    Keywords: Exterior Concrete Beam, Column Joints, Finite Elements, Self, Consolidating Concrete, Hysteresis Diagram
  • Mohammad Ali Lotfollahi Yaghin, Mir Ahmad Lashte Neshaei, Mohammad Ali Ghorbani, Morteza Beyk Lorian Pages 97-105
    Significant wave height is mean of one third of the largest wave heights in a certain marine condition. Investigation and prediction of the significant wave height have been recently considered in marine system analysis including loadings over marine structures and sediment transport for designing, operation and marine researches. The capability of chaos theory in engineering particularly marine engineering has been gaining considerable interest in recent times. In this research, dynamic characteristics of the significant wave height time series in Caspian Sea at Anzali entrance are considered and the prediction has been performed using ideas gained from chaos theory. To reconstruct phase space, the time delay and embedding dimension are needed and for this purpose, autocorrelation function and algorithm of false nearest neighbors are used. Correlation dimension method is applied for investigating chaotic behavior of the significant wave height, which is the resultant of correlation dimensions, expresses chaotic behavior in the time series. Local prediction algorithm is used for time series prediction and results illustrate good and acceptable accuracy of chaos theory in quantitative prediction of seas significant wave height.
    Keywords: Significant Wave Height, Local Prediction, Caspian Sea, Chaos Theory