فهرست مطالب

مجله مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل
پیاپی 2 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/04/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مجید یزداندوست*، علی کمک پناه، عباس قلندر زاده صفحات 1-19
    در این تحقیق، در راستای اصلاح روش شبه استاتیک بر مبنای عملکرد لرزه ای سیستم مرکب سری به عنوان یک سیستم نوظهور، سعی شده تا ضریب شبه استاتیک به عنوان تابعی از پارامترهای اصلی زلزله نظیر پریود غالب، شتاب بیشینه و سرعت مطلق تجمعی، ویژگی های ژیوتکنیک در قالب شرایط ساختگاهی و سطوح عملکرد سیستم معرفی گردد. به این منظور، با تکیه بر نتایج مطالعات عددی در قالب سطوح عملکرد سیستم مرکب در شرایط لرزه ای و ژیوتکنیک مختلف و تعیین ضریب شبه استاتیک معادل هر یک از مدل های عددی مورد مطالعه با استفاده از آنالیزهای تعادل حدی، به ارایه ضریب شبه استاتیک معادل با سطوح عملکرد پرداخته شده است. نتایج حاصل در قالب تقسیمات ساختگاهی و لرزه ای مطابق با آیین نامه 2800 ایران و به صورت مجزا ارایه شده است که بیانگر تاثیر چشمگیر نوع ساختگاه و شرایط لرزه ای بر انتخاب ضریب شبه استاتیک معادل با سطوح عملکرد می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم مرکب سری، عملکرد لرزه ای، ضریب شبه استاتیک، سطوح عملکرد
  • رضا جمشیدی چناری، مصطفی صادق نژاد* صفحات 21-31
    همه ساله بخش عظیمی از بودجه کشورهای مختلف صرف مرمت و بازسازی روسازی را ه ها و فرودگاه ها می گردد. مقاومت کم روسازی ها در برابر بارهای دینامیک و عمر کوتاه سرویس دهی آن ها از عمده ترین مشکلات موجود در حفاظت و نگهداری راه ها به شمار می آید. پدیده شیارشدگی یکی از عمده ترین این خرابی ها است که به علت رفتار ویسکو الاستیک و ویسکو الاستو پلاستیک مخلوط‏ های آسفالتی در دماهای زیاد به وقوع می پیوندد. تا کنون تحقیقات آزمایشگاهی زیادی به منظور ارزیابی اثر افزودن خرده شیشه ضایعاتی بر رفتار مخلوط ‏های آسفالتی در برابر بارهای دینامیک وسایل نقلیه و همچنین شرایط محیطی صورت گرفته است. هدف از این پژوهش، ارزیابی عددی تاثیر خرده شیشه ضایعاتی بر عملکرد مخلوط ‏های آسفالتی و پیش ‏بینی پدیده شیارشدگی در آن ها می ‏باشد. بدین منظور از نرم افزار آباکوس استفاده گردیده است. به منظور اعتبارسنجی نتایج مدل ارایه شده، از نتایج آزمایش ویل تراک استفاده گردیده است. نتایج نشان می ‏دهد که مدل ارایه شده در این تحقیق به خوبی قادر است شیارشدگی مخلوط ‏های آسفالت شیشه ‏ای و معمولی را پیش ‏بینی نماید. همچنین، ارزیابی نتایج مدل ارایه شده بیانگر تاثیر بالای شیشه در بهبود عملکرد ویسکو الاستیک و ویسکو الاستو پلاستیک مخلوط‏ های آسفالتی می ‏باشد.
    کلیدواژگان: آسفالت شیشه ‏ای، شیارشدگی، ویسکو الاستو پلاستیک، ارزیابی عددی
  • هاشم شریعتمدار*، امیررضا برزگرپور، ابراهیم زمانی بیدختی صفحات 33-40

    به منظور بررسی دقیق تر رفتار پایه پل ‏های تقویت شده با کامپوزیت های FRP، دو نمونه پایه پل با مقاطع مستطیلی و دایره ای شکل با شرایط مختلف بارگذاری و تنوع در نحوه ی دورپیچ کردن کامپوزیت ها مورد مطالعه قرار گرفته و به روش اجزای محدود تحلیل شده است.  برای مدل ‏سازی بتن از المان سه بعدی هشت گره ای با قابلیت در نظر گرفتن ترک خوردگی در کشش و خرد شدن در فشار و برای مدل کردن آرماتورهای طولی از المان دو گرهی فشاری- کششی تک محوره استفاده شده است. آرماتورهای عرضی به صورت درصد حجمی ‏در المان بتنی منظور شده است و برای مدل کردن مصالح کامپوزیت از المان سه بعدی هشت گره ای که دارای خاصیت لایه ای می باشد استفاده شده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که با دورپیچ کردن تمام پایه پل، میزان شکل پذیری و مقاومت در هر دو نوع پایه پل افزایش یافته، ولی افزایش شکل پذیری در پایه پل مستطیلی و مقاومت در پایه پل دایره ای نسبت به نوع دیگر بیشتر بوده است.

    کلیدواژگان: روش اجزای محدود، تقویت پایه پل، مصالح کامپوزیت، مقاوم سازی، FRP
  • حسن دیواندری*، امیر مدرس، سیدمسعود حسینی علی آباد، مسعود رستمی انکاس صفحات 41-54

    شیارشدگی یکی از مهم ترین انواع خرابی های روسازی انعطاف پذیر است که سالیانه بخش عمده ای از هزینه های تعمیر و نگهداری راه ها، صرف ترمیم آن می گردد. افزایش میزان تغییر شکل های ماندگار که خود منجر به افزایش عمق شیار می گردد، می تواند مشکلات جبران ناپذیری را  در روسازی ایجاد کند. از سوی دیگر، در روش مارشال، که به عنوان اصلی ترین روش طرح اختلاط آسفالت در کشور شناخته می شود، فقدان یک آزمایش ساده برای تعیین مقاومت نمونه ها در مقابل تغییر شکل دایم کاملا محسوس است. اگرچه امروزه دستگاه های متعددی برای سنجش شیارشدگی استفاده می شوند، اما هیچ یک قابلیت استفاده وسیع در سطح کارگاهی را ندارند. از طرفی، روش های موجود ارزیابی پتانسیل شیارشدگی مخلوط های آسفالتی اغلب پرهزینه و زمان بر می باشند. مجموع موارد ذکرشده، لزوم ارایه روشی ساده که ضمن دارا بودن دقت لازم، بتواند در مدت زمان کوتاه و با هزینه ی اندک، وضعیت نمونه ها را از نظر شیارشدگی در آزمایشگاه مشخص نماید، آشکار می سازد. در این مقاله، با ساخت نمونه های آسفالتی مارشال با استفاده از سنگدانه های آهکی، دو نوع قیر، فیلر پودر سنگ و سه درصد قیر مختلف، یک مدل ریاضی جهت تخمین عمق شیار ناشی از ویل تراک ارایه شده است. مدل ارایه شده، مقاومت شیارشدگی مخلوط های آسفالتی را با استفاده از ترکیب نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم و پارامترهای مارشال مشخص می کند. اعتبار مدل حاصل با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی با درصد اطمینان مناسبی تایید شده است. این مدل می تواند همزمان با ارایه طرح اختلاط آسفالت در آزمایشگاه، بدون صرف زمان و هزینه اضافی، مقاومت شیارشدگی آسفالت را پیش بینی نماید. بدین ترتیب از تولید آسفالت با پتانسیل بالای شیارشدگی در مرحله آزمایشگاهی و پیش از تولید کارخانه ای، جلوگیری می گردد.

    کلیدواژگان: شیارشدگی آسفالت، مقاومت کششی غیرمستقیم، پارامترهای مارشال، ویل تراک، شبکه عصبی مصنوعی
  • منصور فخری*، پیمان کریمی ابیانه صفحات 55-62
    یکی از خرابی ‏های اصلی و مهم که در روسازی‏ های آسفالتی اتفاق می افتد ترک ‏های ناشی از خستگی می ‏باشد، که در بخش پایینی مقطع آسفالتی پدید می ‏آیند و سپس با تکرار بار به سمت بالا گسترش می ‏یابند. پیدایش این نوع ترک ‏ها در مقاطع آسفالتی با ضخامت کم، رایج است. در این پژوهش، برای شناخت بهتر و درک بیشتر نحوه ی گسترش ترک ‏های روبه بالا و پارامترهای موثر در آن، از روش مکانیک شکست استفاده شده و پدیده ی ترک و نحوه پیشروی آن در روسازی در سه دمای کم، متوسط و زیاد تحلیل نظری گردید. نتایج نشان داد که مقدار ضریب شدت تنش ارتباط مستقیمی ‏با فاصله مرکز بارگذاری از ترک دارد. همچنین، مشاهده شد که در حالت اساس دانه ‏ای مقدار ضریب شدت تنش در حالتی که بار در نزدیکی ترک قرار دارد افزایش بیشتری را نسبت به حالت اساس سیمانی نشان می دهد. این مسیله، تاثیر زیاد نوع اساس، بخصوص اساس دانه ‏ای، را بر تغییرات ضریب شدت تنش نشان می ‏دهد.
    کلیدواژگان: روسازی، آسفالت، ترک های پایین به بالا، رشد ترک، مکانیک شکست
  • سعید حسامی*، سعید احمدی صفحات 63-76
    بتن متخلخل نوع خاصی از بتن با تخلخل بالاست که سازگار با محیط زیست بوده و از آن به عنوان رویه در روسازی های با حجم ترافیک کم استفاده می شود. به دلیل حفره های موجود در این نوع روسازی، حجم رواناب در سطح راه کاهش یافته و همچنین سروصدای ناشی از ترافیک به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. با توجه به اینکه امروزه جمع آوری پوسته برنج در زمین های کشاورزی مسیله ساز بوده و عموما در فضای باز سوزانده می شود، این عامل سبب آلودگی محیط زیست می گردد. بازیافت اجزای مواد زاید، از جمله پوسته برنج، موجب صرفه جویی انرژی در تولید سیمان و حفظ منابع طبیعی و حفاظت از محیط زیست می گردد. در مقاله حاضر، ترکیب جدیدی برای ساخت روسازی بتنی به کار رفته که از ماسه و همچنین پوزولان خاکستر پوسته برنج به منظور تقویت خمیر سیمان و همچنین از الیاف پلی فنیلن سولفاید (PPS) به منظور بهبود خصوصیات مقاومتی بتن متخلخل استفاده شده است. بدین منظور، نمونه های بتنی با مقادیر نسبت آب به سیمان مختلف ساخته شده و خصوصیات مکانیکی بتن متخلخل طی آزمایش هایی تعیین گردید. نتایج آزمایش های خصوصیات مکانیکی بتن های حاوی ماسه نشان می دهد که ماسه به تنهایی تاثیر کمی بر خصوصیات مکانیکی بتن متخلخل داشته، این در حالی است که ترکیب ماسه، خاکستر پوسته برنج و الیاف تاثیر قابل توجهی بر خصوصیات مکانیکی بتن متخلخل داشته است.
    کلیدواژگان: بتن متخلخل، روسازی، الیاف، خاکستر پوسته برنج، خصوصیات فیزیکی و مکانیکی
  • احمد منصوریان*، مصعب مولایی صفحات 77-86
    انباشت روزافزون مواد زاید حاصل از تولیدات کارخانجات صنعتی و زندگی روزمره به یکی از معضلات اساسی در شهرهای بزرگ تبدیل شده است. از جمله راه حل هایی که برای این مشکل اندیشیده شده است، استفاده از این مواد در زیرساخت های راه می باشد. با توجه به اینکه تایر های مستعمل و شیشه ضایعاتی از جمله موادی هستند که حجم قابل ملاحظه ای از مواد زاید را به خود اختصاص می دهند، در این تحقیق، اثر افزودنی های خرده لاستیک و خرده شیشه بر ویژگی های عملکردی مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی سنگ دانه ای در دمای زیاد (مقاومت در برابر شیارافتادگی) مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور از مصالح سنگی با دانه بندی باز، قیر خالص70-60 و دو نوع ماده افزودنی (خرده لاستیک و خرده شیشه) با درصدهای مختلف استفاده شده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش خزش دینامیک روی نمونه های آسفالتی با استخوان بندی سنگ دانه ای نشان می دهد مواد افزودنی مذکور باعث افزایش  مقاومت مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی سنگ دانه ای در برابر شیار افتادگی جای چرخ می شوند.
    کلیدواژگان: آسفالت با استخوان بندی سنگ دانه ای، شیشه، لاستیک، شیار افتادگی جای چرخ، خزش دینامیک
|
  • M. Yazdandoust *, A. Komak Panah, A. Ghalandarzadeh Pages 1-19
    In this research, it has been tried to correct the pseudo-static method based on seismic performance of hybrid soil nail/MSE walls as a newly developed method. Accordingly, the pseudo-static coefficient is introduced as a function of primary earthquake parameters such as predominant period, peak ground acceleration and cumulative absolute velocity, geotechnical characteristics in terms of site conditions and performance levels of system. In doing so, numerical analysis results with regard to performance levels of hybrid soil nail/MSE walls in various seismic and geotechnical conditions were taken into account. Subsequently, the pseudo-static coefficient corresponding to each of the studied numerical models was determined using limit-equilibrium analysis and the pseudo-static coefficients for performance levels were developed. The outputs are presented with reference to the site and seismic divisions separately according to Iranian Seismic Code (Standards No. 2800). Consequently, it is also shown that the choice of the pseudo-static coefficients for performance levels is highly affected by the type of the site and seismic conditions.
    Keywords: Hybrid Soil Nail, MSE Walls, Seismic Performance, Pseudo-static Coefficient, Performance Levels
  • R. Jamshidi Chenari, M. Sadeghnejad * Pages 21-31
    A large proportion of the national budget in many countries is spent each year on rehabilitation and reconstruction of highway and airport pavements. Low strength against dynamic loads and short working life of pavements are the most significant problems in the maintenance of highway systems. Rutting phenomenon is one of the main destructions which occur due to visco-elastic and visco-elasto-plastic behavior of asphalt mixtures at high temperatures. So far, a lot of laboratory research has been conducted to evaluate the effect of glass cullet on asphalt mixture behavior against dynamic loading of vehicles and environmental conditions. The purpose of this study was numerical evaluation of the effect of glass cullet on asphalt mixtures behavior and prediction of rutting phenomenon in them. ABAQUS software was used to achieve this goal. In order to validate the model results, wheel track test results were used. The results showed that the developed model can predict rut depth of glasphalt and asphalt mixtures very well. Also, evaluations on the model showed the high effects of glass cullet to improve the visco-elastic and visco-elasto-plastic behavior of asphalt mixtures.
    Keywords: Glasphalt, Rutting, Visco-elasto-plastic, Numerical evaluation
  • H. Shariatmadar *, A.R. Barzegarpour, E. Bidokhti Zamani Pages 33-40

    To make a precise investigation of bridge pier strengthened with fibre-reinforced polymer (FRP) composites, two types of pier columns with rectangular and circular cross sections, retrofitted with various methods of composite wreathing, and under different loading conditions were studied using finite element method. Concrete was modeled employing the octal-nodular three-dimensional element with the ability to consider fraction under tension and failure under pressure.In order to model the longitudinal reinforcement, a bi-nodular one axial pressure-tension element was used. Cross bars were arranged as a percentage of volume in concrete element. The FRP composite material was modeled by using layered octal-nodular three-dimensional element. The results of this research demonstrated that with wreathing all around a pier column, the ductility and resistance capacity increases in both types of piers’ cross sections. However, more increase in the measured ductility and strength could be identified in rectangular and circular sections, respectively.

    Keywords: finite element method, Bridge Pier Strengthening, Composite Material, Retrofit, FRP
  • H. Divandari *, A. Modarres, S.M. Hosseini Ali Abad, M. Rostami Ankas Pages 41-54

    Rutting is one of the most important deteriorations in flexible pavements and a significant amount of annual maintenance and rehabilitation funds are spent for its repair. Permanent deformations increases, which leads to increasing rut depth, can cause irrepairable problems in asphalt pavements. On the other hand, in Marshall method, which is known as the main method of asphalt mixtures mix design in Iran, the lack of a simple test to determine specimen resistance to permanent deformation is sensible. Although there are many devices to measure the rutting nowadays, but none of them have the ability to be used at site level. In addition, prevalent methods of evaluating rutting potential of asphalt mixtures are usually expensive and time consuming. The abovementioned factors necessitate development of a simple laboratory method that not only enjoys an acceptable precision but also is able to predict specimens rutting performance with low cost within the short time. In this research, one type of aggregate, one type of gradation, two types of bitumen, one type of filler, and three bitumen contents were used to prepare Marshall asphalt mixture specimens. After performing the main tests on specimens, IDT test results and Marshall parameters were used to develop a mathematical model to estimate specimen Wheel Track apparatus rut depth. The presented model measures rutting resistance using a combination of indirect tensile strength test results and Marshall parameters. The model is validated using artificial neural network, which makes it possible to evaluate rutting potential while OBC is being determined in a laboratory. Therefore, not only is there no need for expensive instruments of rutting test, but also a remarkable time saving in mix design procedure is achievable.

    Keywords: Asphalt rutting, Indirect tensile strength, Marshall parameters, Wheel track, Artificial Neural Network
  • M. Fakhri *, P. Karimi Abyaneh Pages 55-62
    Fatigue cracking is perceived as one of the primary failures in asphalt pavements. This type of failure originates from the bottom of asphalt layer and then spreads upward as a result of repeated loading. Emersion of this type of cracks is common in asphalt sections with less thickness. In this research, for a better understanding of the mechanisms and parameters of fatigue cracks propagation, the fracture mechanics approach was used. Subsequently, the crack phenomenon and its extension in pavements were theoretically analyzed under three temperatures: low, medium, and high. The results showed that the stress intensity factor is directly correlated with the distance of loading from the center of the crack. Moreover, stress intensity factor was observed to increase more rapidly when the load is applied near the crack in case of having granular base compared to concrete base. This highlights the high impact of type of base, especially granular base, when it comes to changes in stress intensity factor.
    Keywords: Pavement, Asphalt, Bottom-up Cracking, Crack Propagation, Fracture Mechanics
  • S. Hesami *, S. Ahmadi Pages 63-76
    Porous concrete is a special kind of environment-friendly concrete with high porosity, which is used as pavement in low traffic-volume areas. Due to porous nature of this pavement, road surface runoff and traffic noise will be reduced remarkedly. As collecting and disposal of rice husk in agriculture is a source of pollution and is generally burned, its recycling may cause reduction in cement consumption and conservation. In this paper, a combination of sand and rice husk ash was used for concrete pavements to strengthen cement paste and polyphenylene sulfide fiber to improve strength properties of porous concrete. Concrete specimens with different water to cement ratios were built and tested to determine mechanical properties of porous concrete. Based on the results, only sand had low effect on mechanical properties of the porous concrete. But combinaton of sand, rice husk ash and fiber significantly affected mechanical properties of the porous concrete.
    Keywords: Porous concrete, Pavement, Fiber, Rice husk ash, Physical, mechanical properties
  • A. Mansourian *, M. Molaee Pages 77-86
    Accumulation of waste materials resulting from industrial production and daily life in big cities has become a major problem. Using these materials in road infrastructures is one of the solutions to this problem. Scrap tires (crumb rubber) and waste glass (glass cullet) are among waste materials whose effects on rutting resistance of stone mastic asphalt are evaluated in this research. Evaluation of rutting resistance of stone mastic asphalt (SMA) mixtures containing crumb rubber (passing through No. 200 sieve) and glass cullet (passing through No. 30 sieve ) is conducted by the dynamic creep test. The gap graded aggregate, asphalt cement with 60-70 pen, and additives (crumb rubber and glass cullet) with different percentages were used to fabricate the SMA mixtures. The results of the dynamic creep tests showed that rutting resistance of SMA mixtures containing aforementioned additives was improved in comparison with conventional SMA.
    Keywords: Stone Mastic Asphalt, Glass, Rubber, Rutting, Dynamic Creep