فهرست مطالب

مهندسی عمران - سال چهل و دوم شماره 3 (زمستان 1389)

نشریه مهندسی عمران
سال چهل و دوم شماره 3 (زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/12/20
  • تعداد عناوین: 9
|
  • داود مستوفی نژاد، مریم محمدی انایی صفحات 1-8
    دیوار های برشی بتن آرمه به عنوان سیستم مقاوم در برابر بار های لرزه ای در سازه های بلند مرتبه در همه جای دنیا مورد استفاده قرار می گیرند. تغییر در نیازهای آیین نامه ای، و عوامل مخرب باعث شده تا بعضی از دیوارهای برشی برای ادامه ی عمر خدمت ضعیف باشند. در سال های اخیر مواد FRP در صنعت ساختمان مورد توجه قرار گرفته اند. استفاده از این مواد درطرح های بهسازی به دلیل ویژگی های ممتاز آن ها جذابیت یافته است. با این وجود مروری بر تحقیقات گذشته نشان می دهد که بر خلاف دیوارهای چاق، تا کنون بر روی تقویت دیوار برشی بتن آرمه ی لاغر با مواد FRP تحت بار مونوتونیک مطالعه ی آزمایشگاهی یا تحلیلی صورت نگرفته است.
    در این مقاله اثر تقویت اجزای مرزی دیوار توسط مواد FRP، بر رفتار دیوار برشی بتن آرمه ی لاغر مورد مطالعه قرار گرفته است. نرم افزار اجزای محدود ابتدا کالیبره شده و درستی نتایج آن با مدل سازی نمونه های آزمایشگاهی مورد تائید قرار گرفته است. در این تحقیق از روش آنالیز اجزای محدود غیر خطی بتن آرمه و مدل رفتاری پلاستیسیته ی آسیب (Damage Plasticity)، به همراه اثر سخت شدگی کششی برای مدل سازی رفتار بتن استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که تقویت اجزای مرزی دیوار توسط مواد FRP باعث بهبود باربری دیوار می شود.
    کلیدواژگان: دیوار برشی بتن آرمه، آنالیز اجزای محدود، مدل پلاستیسیته ی آسیب، سخت شدگی کششی، تقویت، کامپوزیت FRP
  • علی وارث وزیریان، احمد فهیمی فر صفحات 9-18
    مدل سازی جریان سیال درون شکستگی طبیعی سنگی یکی از مسائل مهم در ژئومکانیک بشمار می رود. بطور کلی روش های عددی گوناگونی به منظور مدل سازی جریان سیال در شکستگی ها بکار می روند. در کنار روش های عددی متداول، روش اتومات سلولی قابلیت زیادی در مدل سازی پدیده های فیزیکی پیچیده مانند جریان سیال، مدل سازی گسل و ایجاد و رشد ترک از خود نشان داده است و از این رو می تواند نقش مفیدی در مدل سازی جریان در شکافهای سنگی، به کمک سایر روش ها ایفا کند.
    در این مطالعه، جریان سیال نیوتنی در یک شکستگی با دیواره های صاف و نیز زبر با بهره گیری از روش عددی اتومات سلولی مدل شده است. در این تحقیق سیال بصورت تک فاز در نظر گرفته شده و شکاف طبیعی نیز بصورت دوبعدی مدل می شود. به منظور مدل سازی عددی، برنامه ای در محیط برنامه نویسی فرترن تهیه شده و مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، ابتدا روش اتومات سلولی معرفی شده و چگونگی کاربرد آن در مدل سازی جریان سیال تشریح می گردد. در ادامه، چگونگی مدل سازی جریان سیال و چگونگی شبیه سازی شرایط مرزی بیان می گردد. در پایان نیز نتایج مدل سازی ارائه شده و با روش های تحلیلی و تجربی مقایسه می شود.
    کلیدواژگان: جریان سیال، شکستگی سنگی ایده آل، زبری نسبی، روش اتومات سلولی، شبکه بولتزمن
  • سید مجدالدین میرحسینی، سید مهدی بابایی صفحات 19-28
    اثرات محلی ساختگاه نقش بسیار مهمی در مشخصات حرکات لرزه ای و از آن طریق در حرکات مبنای طرح زمین دارند زیرا می توانند جنبش های لرزه ای را قبل از رسیدن به سطح زمین با شدت بزرگ (یا کوچک) نمایند.
    هدف این مقاله بررسی پاسخ محلی زمین در منطقه ی عباس آباد (محدوده ی مصلی تهران) است. برای انجام تحلیل دینامیکی آبرفت ویژگی های دینامیکی لایه های خاک با استفاده از نتایج آزمایشات لرزه ای امواج نزولی در محل 6 گمانه تعیین و پس از بررسی ویژگی های لرزه خیزی سنگ بستر منطقه، 15 شتابنگاشت از زمین لرزه های مختلف دنیا انتخاب شده است. با توجه به توپوگرافی و شرایط خاک محلیاز تحلیل یک بعدی خطی معادل استفاده شده و نتایج آن به صورت نقشه های ریزپهنه بندی بیشینه شتاب و سرعت زمین، بیشینه بزرگنمایی و طیف طرح ویژه ی ساختگاه ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که حضور لایه های خاک دانه ای متراکم، با سختی بالا و ضخامت کم روی حرکت لرزه ای سنگ بستر تاثیر چندانی ندارد و کاربرد طیف نرمال طراحی آیین نامه زلزله ایران (2800) برای ساختگاه مورد بررسی، در زمان های تناوب بلند نتایج محافظه کارانه ای بدست می دهد.
    کلیدواژگان: اثرات محلی ساختگاه، پاسخ محلی زمین، تحلیل خطی معادل، ریزپهنه بندی
  • وحیدرضا اوحدی، محمد امیری صفحات 29-36
    با وجود تحقیقات مختلف در کاربرد نانو رس ها در طرح های مختلف مهندسی، در زمینه کاربرد ژئوتکنیک زیست محیطی نانورسها، تحقیقات قابل توجهی صورت نگرفته است. در این پژوهش امکان استفاده از نانورسها برای جذب آلاینده های فلز سنگین مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفته است. با انجام آزمایشهای ژئوتکنیک زیست محیطی، اندرکنش چند نانورس و کانی های رسی کائولینیت و بنتونیت با آلاینده های فلزی سرب و مس مطالعه شد. بررسی ظرفیت بافرینگ، میزان نگهداری آلاینده توسط نانو رس، و نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که در مقایسه ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC)، سطح مخصوص و کربنات، بخش قابل توجهی از ظرفیت بافرینگ خاک ناشی از حضور کربنات است وCEC دومین عامل در این اندرکنش است. با حضور آلاینده سرب در خاک، شدت قله اصلی کلیه نمونه ها در پراش اشعه ایکس کاهش نشان داد. در نانو رس کلوزایت A15 که کمترین مقدار جذب آلاینده را داشت بعد از اندرکنش با آلاینده، کمترین کاهش شدت قله (Cps200) دیده شد. همچنین نتایج نشان داد که در نمونه های مورد مطالعه، ترتیب قابلیت نگهداری آلاینده عبارتست از:Bentonite> Cloisite®Na+ > Kaolinite> Cloisite®30B > Cloisite®20A > Cloisite®15A
    کلیدواژگان: نانورس، بنتونیت، آلاینده فلز سنگین، پراش اشعه ایکس، ظرفیت بافرینگ
  • محسن تهرانی زاده، نسرین بخشایش اقبالی، م. احمدی صفحات 37-44
    در این مقاله عملکرد لرزه ای قاب های خمشی فولادی (ویژه و معمولی) مورد بررسی قرار خواهد گرفت. تحلیل استاتیکی معادل، استاتیکی و دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی بر روی قاب های خمشی 5، 10 و 15 طبقه بر اساس ویرایش سوم آیین نامه 2800 و همچنین ضوابط لرزه ای جدید انجام شده است و عملکرد اعضا با توجه به معیارهای دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران تعیین گردید. در آنالیز تاریخچه زمانی از شتاب نگاشت های مقیاس شده (بر اساس آیین نامه 2800) زلزله های نورتریج[i]، امپریال[ii] و لوماپریتا[iii] استفاده شده است. مدلسازی رفتار اعضای قاب ها نیز بر اساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران و با نرم افزار 3D perform انجام گرفته است. در پایان قاب های خمشی ویژه که بر اساس ضوابط لرزه ای جدید طرح شده بودند، بر اساس عملکرد طراحی گردیدند به طوری که عملکرد آنها در محدوده اهداف آیین نامه قرار گرفت.
    کلیدواژگان: ساختمان های فولادی، قاب خمشی، طراحی بر اساس عملکرد، دینامیکی غیر خطی، استاتیکی غیر خطی
  • علی اکبر رمضانیان پور، منصور پیدایش، سید سجاد میرولد، احسان آرامون صفحات 45-53
    نتایج مطالعات آزمایشگاهی بر روی اثر پوزولانهای طبیعی تراس جاجرود، پومیس اسکندان، توف آبیک و پومیس خاش بر دوام بتن های معمول سازه ای در حمله کلرایدی در این مقاله ارائه می شود. در این مطالعه نمونه های بتنی با سه درصد جایگزینی وزنی مختلف سیمان با پوزولان ساخته شده و در سنین مختلف آزمایشهای نفوذ تسریع شده یون کلراید، مقاومت الکتریکی، نفوذپذیری آب، جذب مویینگی آب و پتانسیل نیم پیل بر روی آنها انجام شده است. نتایج نشان دهنده عملکرد مناسب پوزولانهای طبیعی در مقابل نفوذ یون کلراید و خوردگی آرماتورها در مقایسه با بتن های معمولی بدون پوزولان می باشد. خواص و میزان جایگزینی پوزولان طبیعی در کنترل نفوذ یون کلراید و مقاومت در برابر خوردگی آرماتورها موثر می باشد.
    کلیدواژگان: حمله کلرایدی، پوزولان طبیعی، نفوذ تسریع شده یون کلراید، مقاومت الکتریکی، پتاسیل نیم پیل، نفوذپذیری و جذب آب
  • فریدون رضایی، سید مسعود نصر آزادانی، سیامک رزاقی صفحات 55-64
    به منظور بررسی عملکرد پل ها و سلامت سنجی آن ها از مدل سازی عددی، آزمایش های بارگذاری میدانی و یا ترکیبی از هر دو روش استفاده می شود. با توجه به اعمال فرضیات و ساده سازی عوامل پیچیده حاکم بر رفتار واقعی پل ها، روش های مبتنی بر آزمایش های میدانی می توانند عملکرد واقعی سازه پل ها را با کمترین مقادیر خطا و تقریب آشکار نمایند. در این مقاله نتایج آزمایش بارگذاری پل قلعه مرغی به منظور رفتار سنجی، عیب یابی و بررسی دلایل لرزش ساختمان های اطراف ارائه شده است. در مطالعات عددی، مدل سازه در نرم افزار های تحلیلی ساخته و تحت بارگذاری های آیین نامه ای قرار گرفت. در ادامه رفتار سنجی پل با نصب بیش از یکصد حسگر و انجام آزمایش های استاتیکی و دینامیکی اجرا گردید. نتایج بیانگر لرزش شدید پل و ارتعاش پیچشی آن در مود اول به جای ارتعاش خمشی می باشد که موجب ایجاد ارتعاشات ناخواسته در پل و ساختمان های اطراف شده است. از طرفی به دلیل نزدیکی فرکانس ارتعاشی پل با ساختمان های اطراف شاید پدیده تشدید رخ دهد. در انتها راهکارهایی برای کاهش ارتعاش پل و جلوگیری از ایجاد تشدید احتمالی در ساختمان های اطراف ارائه شده است.
    کلیدواژگان: پل، آزمایش بارگذاری، ارتعاش، تغییرمکان، کرنش، شتاب، تشدید
  • سعیدرضا صباغ یزدی، رضا دهقان نیری، سید سعید اشرف واقفی صفحات 65-72
    معادلات آبهای کم عمق از جمله مدلهای ریاضی کارآمد برای توصیف دو بعدی و رفتار جریان در برخورد به موانع مسیر جریان می باشد. در کار حاضر برای مدلسازی عددی جریان در اطراف پایه پلها، گسسته سازی معادلات با استفاده از روش رئوس مثلثی همپوشان احجام محدود انجام گرفته است. برای مدلسازی جریان آشفته در اطراف پایه از مدل آشفتگی برای حالت جریان با سطح آزاد استفاده شده است. در ادامه، با تلفیق مدل عددی جریان و آشفتگی و فرمولهای تجربی حاصل از روش E-SRICOS (روشی آزمایشگاهی برای برآورد شستگی ناشی از جریان آب)، چگونگی شکل گیری آبشستگی در اطراف پایه دایره ای و تغییرات تراز بستر با زمان شبیه سازی می شود. کیفیت نتایج حاصل از این مدل برای برخی آزمونهای مشابه با نتایج در دسترس، در حالت بستر رسی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج مدلسازی آبشستگی با استفاده از مدل دو بعدی افقی جریان آب با روابط تجربی برای شستگی کف، دقت مناسبی بدست می دهد.
    کلیدواژگان: معادلات آبهای کم عمق، مدل آشفتگی، حل حجم محدود همپوشان، شبکه بی ساختار مثلثی، روش E، SRICOS
  • علیرضا باقری، حامد زنگانه صفحات 73-83
    کاربردبتن مبتنی بر پودر واکنش زا به دلیل خواص ویژه مانند مقاومت فشاری بیش از 140 مگاپاسکال، در سازه های خاص مانند سازه های محافظ توسط محققان در حال بررسی است. در تحقیق حاضر مقاومت ضربه ای بتن مبتنی بر پودر واکنش زا و بتن مبتنی بر پودر واکنش زا مسلح به الیاف فولادی با استفاده از آزمایش وزنه افتان با ضربه های تکراری مطابق با 544ACI بررسی و نتایج آزمایش با استفاده از روش های آماری تجزیه و تحلیل شده است.
    برخلاف مقاومت فشاری زیاد بتن مبتنی بر پودر واکنش زا، مقاومت ضربه ای آن بسیار کم است. با کاربرد الیاف فولادی مقاومت ضربه ای بتن مبتنی بر پودر واکنش زا افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. همچنین نتایج آزمون کلموگروف-اسمیرنوف مشخص می کند که برخلاف پراکندگی زیاد، نتایج مقاومت ضربه ای بتنمبتنی بر پودر واکنش زا و بتن مبتنی بر پودر واکنش زا مسلح به الیاف فولادی که به روش وزنه افتان با ضربه های تکراری تعیین شده اند دارای توزیع نرمال هستند.
    کلیدواژگان: بتن مبتنی بر پودر واکنش زا، الیاف فولادی، مقاومت ضربه ای، آزمایش وزنه افتان، آزمون کلموگروف، اسمیرنوف
|
  • D. Mostofinejad, M. Mohammadi Anaei Pages 1-8
    Concrete shear walls are the most common system resisting against seismic loads in the world. These elements carry the lateral loads by a combination of the axial, shear and flexural responses. Change in the seismic code requirements, subjecting intensive dynamic loads such as explosion or earthquake and other destructive effects make the shear walls weak for continuing service life. In the recent years FRP materials have attracted much interest. FRP application in retrofitting projects is appealing because of their unique properties. Nevertheless, a review on the previous studies shows that despite the squat walls, very limited analytical and/or experimental studies have been conducted on the FRP strengthening of the slender RC shear walls under monotonic loading so far. In this paper it is focused on the strengthening of boundary elements with FRP and it’s effect on the wall behavior. The finite element software is calibrated and verified using available experimental data. Nonlinear finite element analysis of reinforced concrete walls is performed using damage plasticity model and tension stiffening effects. Results of the current study show the superior effectiveness of strengthening FRP composite layers on the behavior of the concrete shear walls.
    Keywords: Shear Wall, Finite element analysis, Damage Plasticity Model, Tension Stiffening, FRP, Strengthening
  • Ali Varesvazirian, Ahmad Fahimifar Pages 9-18
    Fluid flow simulation through a natural fracture is one of the most important and complex problem in Geomechanics. In general, various analytical and numerical methods are used to model fluid flow in fractures. Cellular automata method has been known as a powerful tool for simulation of complex phenomena such as fluid flow, fault movement and fracture production and propagation in a media. As a result, it can have predominant role on simulation of fluid flow in rock fractures.
    In this study, the modeling of fluid flow in ideal fracture has been carried out employing cellular automata method. For this purpose, a computer program has been developed and used in Fortran Power Station Domain. In this paper, the cellular automata method has been introduced and its application in fluid flow modeling described. The method of fluid flow simulation has also been presented and the results compared with available analytical solution.
    Keywords: Fluid Flow, Single Fracture, Relative Roughness, Cellular Automata, Lattice Boltzmann
  • S. M. Mirhoseini, S. M. Babaee Pages 19-28
    Local site effects play a very important role in characterizing seismic and design ground motions because they may strongly amplify (or deamplify) seismic motions before reaching the ground surface.
    The purpose of this paper is to evaluate local ground response in ABASBAD region (around the TEHRAN MOSALLA). To perform dynamic analysis, soil layers dynamic characteristics is determined from seismic down-hole tests performed at 6 borehole stations. Bedrock Seismicity characteristics is evaluated and 15 accelerograms from various earthquakes around the world is selected. Considering the local topography and soil conditions, one dimensional equivalent linear analysis is performed and results is presented in form of microzonation maps of maximum ground acceleration and velocity, maximum amplification and site specific design spectra. The results indicate that presence of stiff shallow granular soil layers has no considerable affect on bedrock seismic motions and using Iranian earthquake code (2800) normalized design spectra for this site, is conservative at long periods.
    Keywords: Local Site Effect, Local Ground Response, Equivalent Linear Analysis, Microzonation
  • V. R. Ouhadi, M. Amiri Pages 29-36
    In recent years, the use of nanoclays in different projects are reported. However, there has been very little attention on the application of nanoclays in geo-environmental projects. In this paper the possibility of application of nanoclays for retention of heavy metal (HM) contaminant were investigated. To achieve this objective a series of experiments were performed on bentonite, kaolinite and nanoclays samples. The buffering capacity, retention properties and XRD experiments show that among Cation Exchange Capacity (CEC), specific surface area, and carbonate, the main factor that controls the soil-HM interaction is carbonate phase. The CEC is the second important factor. Furthermore, after interaction of soil samples with HM the intensity of basal spacing of minerals in XRD decreased. In Cloisite 15A which had the minimum interaction with HM, the minimum reduction in peak intensity was observed (200 Cps). In addition, the contaminant retention of soil samples are in accordance to following order: Bentonite> Cloisite®Na > Kaolinite> Cloisite®30B > Cloisite®20A > Cloisite®15A
    Keywords: Nanoclay, Bentonite, Heavy metal contaminant, XRD, Buffering Capacity
  • M. Tehranizadeh, N. Bakhshayesh E., M. M. Ahmadi Pages 37-44
    In this paper, seismic performance of steel moment frames is investigated. Linear static and nonlinear static and dynamic of time history analysis have been performed on the usual and special steel moment resistant of 5, 10, 15 stories frames according to third addition of 2800 certification and new seismic rules and the performance of the members have bring under consideration. In the time history analysis, scaled seismographs of Northridge, Lomaprieta and Imperial valley earthquakes are used. At the end, special moment frames that were designed according to new seismic rules, have been designed on performance, has placed on limitation of certification goals.
    Keywords: Steel structures, moment frame, performance base design, nonlinear dynamic analysis, nonlinear static analysis
  • A.A. Ramezanianpour, M. Peydaayesh, S.S. Mirvalad, E. Aramoon Pages 45-53
    This paper presents the results of experimental study on the effect of natural pozzolans: Jajrood Truss, Eskandan Pumice, Abyek Tuff, and Khash Pumice, on the ordinary structural concrete durability in chloride corrosion. Concrete specimens were made of three pozzolan replacements, and Rapid Chloride Penetration test, Electrical Resistance test, Half-Cell Potential test, water permeability test, and water adsorption test were conducted in different ages.
    Generally, the results indicate that natural pozzolans have positive effects on concrete specimen resistance to the chloride ions penetration and bars corrosion in comparison with concretes containing ordinary cement.
    Keywords: Chloride attack, Natural Pozzolan, Rapid Chloride Penetration test, Electrical resistance, Half, Cell potential, permeability, water adsorption
  • F. Rezaie, M. Nasr Azadani, S. Razaghi Pages 55-64
    Bridge performance and health monitoring can be obtained from numerical models, site load test or combination of both. Load test approach illustrates bridge behavior with minimum inaccuracy without taking into account the assumptions and simplified approaches of structure analysis. In this research, the structure of Qale Morqi bridge was investigated in order to identify the bridge performance and defects that cause vibration to be induced into surrounding buildings. Numerical models of bridge were made and bridge model was loaded according to bridge Design codes. Bridge was instrumented with more than a hundred sensors, and then loading was implemented in static and dynamic steps. It was observed that the bridge vibrates intensively and instead of bending pattern, the first mode shape was torsional. Due to proximity of bridge first mode with peripheral building first mode, resonance is probable. In conclusion, some strategies for decreasing bridge vibration or preventing resonance in peripheral building arepresented.
    Keywords: Bridge, load testing, Vibration, displacement, strain, acceleration, resonance
  • S.R. Sabbagh, Yazdi, R. Dehghan, Naieri, S.S. Ashraf, Vaghefi Pages 65-72
    Numerical solution of depth averaged equations is one of the best ways for describing of two dimensional horizontal flow and behavior of flow around circular piers. In this paper, governing equations of turbulent shallow water flow are converted to discrete form using overlapping finite volume method on triangular unstructured mesh. The equations include to the depth average equation of continuity and motion for flow model and equation for turbulence model. For simulation of scouring in cohesive bed, the results of the flow solver model are combined with the empirical relations obtained from the E-SRICOS bed scouring method which is a laboratory base method for determining rate of flow induced scouring.
    Keywords: Shallow Water Equations, Flow around Piers, E, SRICOS Method, Overlapping Finite Volume, Turbulent Model
  • A.R. Bagheri, H. Zanganeh Pages 73-83
    The application of Reactive Powder Concrete for the construction of strategic structures such as shelters is under investigation by many researchers, because of their extremely high compressive strength. In this paper, the impact resistance of Reactive Powder Concrete and Steel Fiber Reinforced Reactive Powder Concrete has been studied by using the repeated drop-weight impact test, recommended by ACI Committee 544. The results have been analyzed using statistical methods.
    Results show that despite the very high compressive strength of Reactive Powder Concrete; its impact resistance is very low. The impact resistance of Reactive Powder Concrete is substantially increased by application of steel fibers. Kolmogorov–Smirnov test indicated that despite large variability of the results, impact resistance of Reactive Powder Concrete and Steel Fiber Reinforced Reactive Powder Concrete obtained from the repeated drop weight test had the normal distribution.
    Keywords: Reactive Powder Concrete, Steel Fiber, Impact Strength, Drop, weight test, Kolmogorov–Smirnov test