فهرست مطالب

تحقیقات بتن ایران - سال یازدهم شماره 1 (بهار 1397)
  • سال یازدهم شماره 1 (بهار 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/03/30
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی
  • ارائه مدل پیش‏‏ بینی مقاومت فشاری ستون ‏‏های با مقاطع مستطیل محصور شده با الیاف پلیمری (FRP) به وسیله ‏ی روش برنامه ‏نویسی عبارتی ژنتیک (GEP)
    پویان فخاریان، حسین نادرپور *، عبدالحسین حداد، امیرحسین رفیعیان، دانیال رضازاده عیدگاهی صفحات 5-18
    در میان روش های مختلف برای مقاوم سازی و بهسازی سازه ها و به خصوص ستون های بتنی، استفاده از مصالح الیاف پلیمری (FRP) به دلیل مزیت های فراوان رواج یافته است. پژوهش های زیادی در ارتباط با رفتار این مصالح در اعضای مختلف سازه و تحت بارگذاری های مختلف صورت گرفته است. در این تحقیق، با بیان چالش های موجود در نمونه های با مقاطع مربع و مستطیل به بررسی و آنالیز مدل های ارائه شده به منظور تخمین مقاومت این نمونه ها پرداخته شده و مدلی بر اساس روش برنامه نویسی عبارتی ژنتیک (GEP) ، ارائه گردیده است. این روش، بر مبنای استفاده از موالید تصادفی توابع مشخص می تواند به خوبی رابطه بین مجموع داده های ورودی و خروجی را تخمین زده و به عنوان جایگزین مناسبی برای جلوگیری از انجام آزمون های آزمایشگاهی مجدد به شمار رود. با استفاده از روابط متداول به منظور سنجش خطای مدل به دست آمده، می توان نتیجه گرفت تطابق خوبی بین داده های آزمایشگاهی و مقادیر تخمین زده شده وجود دارد. ضریب همبستگی بین داده های آزمایشگاهی و تخمین زده شده به وسیله ی مدل در مرحله ی آموزش و اعتبارسنجی به ترتیب 0. 923 و 0. 922 می باشند که نشان دهنده ی کارایی مناسب مدل ارائه شده بر پایه برنامه نویسی ژنتیک می باشد.
    کلیدواژگان: الیاف پلیمری (FRP)، محصورشدگی، فشار جانبی، برنامه نویسی عبارتی ژنتیک (GEP)
  • مقایسه آزمایش های نیمه مخرب break-off و Pull-off برای تعیین مقاومت فشاری بتن حاوی الیاف فولادی
    بنیامین گنجه خسروی، سید حسین قاسم زاده موسوی نژاد *، جواد رزاقی لنگرودی صفحات 19-30
    در این مطالعه آزمایش های نیمه مخرب break-off و Pull-off برای ارزیابی مقاومت بتن حاوی الیاف فولادی در محل مورد بررسی قرار گرفته است. امروزه استفاده از الیاف فولادی، بعنوان یکی از راه حلهای مناسب مقابله با شکست ناگهانی بتن بسیار رواج یافته است، لذا بعنوان بتن مورد بررسی در این مقاله مورد استفاده قرار گرفته است. بمنظور فراهم کردن یک پایگاه آماری کامل، 24 طرح اختلاط انتخاب گردید. سپس، عوامل تاثیرگذار بر خصوصیات بتن حاوی الیاف فولادی و نتایج آزمایش Break-off و Pull-off مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ها نشان می دهد علاوه بر مشخصات آزمایش، درصد و مشخصات الیاف فولادی تاثیر بسزایی بر خواص بتن و نتایج هر دو آزمایش دارد. نتایج نشان می دهد که ارزیابی مقاومت با روش های فوق دارای قابلیت اعتماد مناسب می باشند، هر چند تخمین مقاومت بتن براساس یک منحنی کالیبراسیون کلی ممکن نیست. لذا منحنی های کالیبراسیون مستقل برای هر بتن بمنظور تفسیر واقع گرایانه نتایج ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: آزمایش break، off، آزمایش Pull، مقاومت بتن، الیاف فولادی، آزمایش نیمه مخرب
  • بررسی رفتار اتصالات خارجی تیر  ستون بتن مسلح با HPFRCC تحت بارهای چرخه ای
    محمد حسین ثقفی، هاشم شریعتمدار * صفحات 31-44
    در این مقاله جهت بررسی و ارزیابی امکان استفاده از کامپوزیت های سیمانی الیافی توانمند (HPFRCC) به منظور مرتفع ساختن نیاز آرماتورهای محصورشدگی (عرضی) و مشکلات اجرایی مربوطه در هسته اتصالات تیر به ستون تحت بارهای ناشی از زلزله دو نمونه اتصال خارجی تیر به ستون با مقیاس 2/1 ساخته و تحت بارگذاری چرخه ای مورد آزمایش قرارگرفته است. به نحوی که اتصالات تیر به ستون فاقد جزئیات لرزه ای در هسته اتصال است. اتصال اول با بتن معمولی و اتصال دوم با HPFRCC در چشمه اتصال و نواحی بحرانی تیر ساخته شده است. مصالح سیمانی الیافی مورداستفاده در این مطالعه شامل الیاف ترکیبی، فولادی دو انتها قلاب و الیاف ماکروسینتتیک ترکیبی با میزان 2% حجمی است. مشخصات مکانیکی پایه HPFRCC توسط آزمایش های فشاری و کشش تک محوری تعیین گردیده است. رفتار هیسترسیس، شکل پذیری، سختی، استهلاک انرژی، الگوهای ترک خوردگی نمونه HPFRCC مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته و با پاسخ چرخه ای نمونه های بتن معمولی فاقد ضوابط لرزه ای ویژه در چشمه اتصال مقایسه شده اند. نتایج آزمایش حاکی از آن است که در مراحل پس از ترک خوردگی، اتصال HPFRCC سبب بهبود قابل توجهی در ظرفیت های برشی، خمشی و نیز رفتار تغییر شکل و تحمل خرابی، در مقایسه با نمونه بتن معمولی در مراحل نهایی شده است. به طوری که در اتصال HPFRCC میانگین بار حداکثر 21%، شکل پذیری 14% و انرژی جذب شده تجمعی 217% نسبت به اتصال بتن معمولی افزایش داشته است. همچنین مود شکست نمونه های HPFRCC نسبت به بتن معمولی فاقد جزئیات لرزه ای از برشی به خمشی تغییر پیدا کرد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های سیمانی الیافی توانمند (HPFRCC)، سخت شوندگی کرنش، اتصالات تیر به ستون، هسته اتصال، رفتار چرخه ای
  • شبیه سازی سه بعدی پل های قوسی بتنی غیرمسلح راه آهن جهت تخمین فرکانس های اصلی آنها براساس مشخصات هندسی و مکانیکی مختلف
    مهدی یزدانی *، عادل محمودی، نعمت حسنی صفحات 45-60
    پل های قوسی بنایی به تعداد زیادی در شبکه راه آهن کشور موجود هستند که عمر بیشتر آنها بیش از هفتاد سال است. این پل ها نه تنها برای بارهای زلزله طراحی نشده اند، بلکه اخیرا نیز استفاده از قطارهای سریع السیر در شبکه راه آهن به مسئله مهمی تبدیل گشته است. برای این منظور محاسبه فرکانس های اصلی این سازه ها جهت تفسیر رفتار آنها در برابر زلزله ها و قطارهای سریع السیر یک امر ضروری به نظر می رسد. برای ارزیابی رفتار این پل ها به علت رفتار پیچیده آنها، نیاز به آزمایش های میدانی است. باتوجه به تعدد این پل ها در شبکه راه آهن امکان انجام آزمایش های میدانی بر روی همه آنها وجود ندارد، از اینرو جهت مطالعه رفتار این پل ها نیاز به شبیه سازی دقیق آنها می باشد. برای اینکه بتوان رفتار این پل ها را بهم مربوط کرد پارامترهای زیادی از جمله: تعداد دهانه، طول دهانه، مشخصات هندسی قوس و مشخصات مکانیکی مصالح وجود دارد. در مطالعه حاضر با استفاده از نتایج میدانی انجام گرفته شده بر روی پل های قوسی، از جهت تحلیل سه بعدی 64 مدل عددی به هنگام شده که دارای مشخصات هندسی و فیزیکی متفاوتی هستند، استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تغییرشکل مودی اصلی این سازه ها در جهت طولی و عرضی آنها است. همچنین نتایج حاکی از آن است که فرکانس این پل ها کاملا وابسته به طول دهانه آنها است، که در آن با افزایش طول دهانه و تعداد دهانه، فرکانس های اصلی این سازه ها کاهش می یایند. در انتها روابطی جهت محاسبه فرکانس پل های قوسی ارائه گردیده و با سایر مراجع مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: پل های قوسی بتنی غیرمسلح، شبیه سازی سه بعدی اجزا محدود، تحلیل مودال، فرکانس های اصلی
  • تاثیر نانورس بر مشخصات رئولوژیکی، مکانیکی و دوام کامپوزیت های سیمانی
    میرعلیمحمد میرگذار لنگرودی، یعقوب محمدی * صفحات 61-74
    بتن در کلیه ابعاد طولی ماده ای ناهمگون به حساب می آید و ریزساختار آن در طی دهه های متمادی در حال تکامل یافتن است. با استفاده از نانوذرات، تغییر در ریزساختار مصالح سیمانی با هدف کنترل مشخصات روانی و مکانیکی از اولین میکروثانیه ممکن است. این پژوهش با هدف انجام مطالعات جامعی در خصوص بررسی تاثیرات ناشی از افزودن مقادیر مختلف نانورس بر بهبود مشخصات کامپوزیت های سیمانی برنامه ریزی گردید. ازاین رو خمیرها و ملات های سیمانی با نسبت های مختلف جایگزینی (0%، 0. 5%، 1%، 1. 5%، 2% و 3% وزن سیمان مصرفی) ساخته شده و تاثیرات افزودن نانورس بر تغییر در دمای هیدراسیون، مشخصات رئولوژیکی (چسبندگی، تعیین آب نرمال و زمان گیرش) ، مکانیکی (مقاومت فشاری) و دوام (جذب آب و انقباض ناشی از خشک شدگی) مخلوط های مذکور مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین ریزساختار ماتریس سیمانی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها حاکی از تاثیرات مطلوب افزودن نانوذرات رس بر رفتار کامپوزیت های سیمانی مورد مطالعه است.
    کلیدواژگان: نانورس، کامپوزیت سیمانی، مشخصات رئولوژیکی، مقاومت فشاری، SEM
  • تاثیر اسید سولفوریک بر بتن زیست سازگار حاوی سرباره ذغال سنگ و نانوسیلیس
    سمیه بختیاری *، رضا سنجری میجان صفحات 75-84
    بتن یکی از پرمصرف ترین مواد در دنیا به شمار می رود، از این رو بهبود خواص مکانیکی و همچنین زیست سازگاری آن مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. امروزه استفاده از پوزولان های طبیعی به عنوان راه حلی در جهت رسیدن به این اهداف مطرح شده است. در این تحقیق تاثیر مقادیر متفاوت پوزولان سرباره ذغال سنگ و ترکیب درصد های مختلف نانو سیلیس بر خواص بتن در محیط سولفاته مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور برای هر طرح اختلاط، شش نمونه مکعبی cm 5*5*5 ساخته شد و پس از 28 روز عمل آوری در آب، مقاومت فشاری نیمی از نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت و سایر نمونه ها 14 روز دیگر در اسید سولفوریک 30% عمل آوری شدند. نتایج نشان داد استفاده از پوزولان در حدود 15 درصد وزنی سیمان در بتن، موجب افزایش مقاومت فشاری بتن نسبت به نمونه های بدون پوزولان گردید. همچنین به کارگیری پوزولان در بتن، منجر به کاهش جذب آب توسط نمونه ها شد که این امر می تواند منجر به بهبود پارامتر دوام در بتن شود. استفاده از نانو سیلیس به مقدار زیادی مقاومت فشاری بتن را دراکثر نمونه های حاوی نانو سیلیس نسبت به نمونه های بدون نانو سیلیس افزایش داد و این افزایش متناسب با مقدار نانو سیلیس به کار رفته بود. علی رغم تاثیر مثبت پوزولان و نانوسیلیس بر خواص بتن، این ترکیبات نتوانستند تاثیر مثبتی بر مقاومت فشاری بتن در معرض اسید سولفوریک داشته باشند و نمونه هایی که حاوی سیمان بودند مقاومت فشاری بیشتری نسبت به نمونه هایی که درصدی از سیمان آن ها به وسیله پوزولان جایگزین شده بود نشان دادند.
    کلیدواژگان: بتن، پوزولان سرباره ذغال سنگ، نانو سیلیس، اسید سولفوریک
  • دوام سیمان های دو و سه جزئی در برابر پدیده واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه
    ابراهیم قیاسوند *، طیب ملکی صفحات 85-95
    در سال های اخیر، با توجه به ملاحظات زیست محیطی و اقتصادی و اهمیت توجه به توسعه پایدار، ضرورت جایگزینی بخشی از کلینکر سیمان با افزودنی های معدنی مناسب نظیر پودر سنگ آهک، پوزولانئهای طبیعی و مصنوعی، سرباره ها و. . . ، به خوبی درک شده است. مقاله حاضر به ارزیابی برخی خصوصیات فیزیکی و دوام سیمان های پرتلند، پرتلند آهکی، پرتلند پوزولانی و پرتلند پوزولانی – آهکی در برابر واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها پرداخته است. جهت انجام این پژوهش، پس از تهیه سنگدانه هایی نسبتا فعال از حیث واکنش قلیایی سیلیسی، که در یکی از پروژه های کشور استفاده شده بود، اقدام به انجام آزمایش هایی چون غلظت نرمال و زمان گیرش خمیرهای سیمان، انبساط تسریع شده نمونه های منشوری ملات در محلول سود و تغییرات مقاومت فشاری نمونه های مکعبی ملات در محیطی مستعد انجام این واکنش، نمودیم. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد، دوام سیمان های آمیخته حاوی پوزولان تراس به مقدار قابل ملاحظه ای از سایر سیمان های مورد بررسی بالاتر است. ضمنا، نتایج حاصل از روش انبساط تسریع شده ملات، با روش جدید استفاده شده در این پژوهش، انطباق نسبتا خوبی داشت.
    کلیدواژگان: واکنش قلیایی سیلیسی، پودر سنگ آهک، تراس، مقاومت فشاری، انبساط تسریع شده
  • توسعه رابطه تنش-کرنش پوپوویچ برای بتن های محصور شده
    هوشنگ دباغ *، محمد سلمان قوامی صفحات 97-108
    در سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی اثر محصورشدگی در بتن های پرمقاومت انجام شده است. یکی از کاربردهای مهم این نوع بتن ها در ستونهای ساختمان های بلند مرتبه می باشد که مقاومت و شکل پذیری آن ها در اثر پدیده محصور شدگی به نحو چشم گیری افزایش می یابد. برای تخمین این افزایش و همچنین شبیه سازی رفتار این ستونها ارائه یک مدل تنش-کرنش فشاری بتن با منظور کردن پدیده محصور شدگی ضروری می باشد. در این مقاله تعدادی از مدل های تنش-کرنش شناخته شده و پرکاربرد با استفاده از داده های تجربی بدست آمده توسط محققان مختلف بر روی پدیده محصور شدگی مورد ارزیابی قرار می گیرند. مقاومت مشخصه بتن، مدول الاستیسیته، کرنش متناظر تنش حداکثر و فشار محصور شدگی به عنوان پارامترهای موثر در رفتار بتن های محصور شده در نظر گرفته می شوند. بر اساس این بررسی، یک مدل مشخصه توسعه یافته با در نظر گرفتن اثرات محصور شدگی برای بتن های با مقاومت معمولی و پرمقاومت پیشنهاد شده است. مدل پیشنهادی تنها تابعی از مقاومت مشخصه و فشار محصور شدگی می باشد. مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط این مدل با نتایج تجربی ارائه شده برای دامنه وسیعی از مقاومت های مشخصه از 20 تا 120 مگا پاسکال و سطح های مختلف محصور شدگی تطابق مناسبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: اثر محصور شدگی، بتن پرمقاومت، رابطه تنش، کرنش، ستون بتنی
  • یادداشت پژوهشی
  • بررسی اثرات ترکیب VMA و پودر سنگ آهک بر خواص بتن تازه و سخت شده خود تراکم
    سید وحید عاقبت خواه *، حمید وارسته پور صفحات 109-118
    بطور کلی scc از نظر ماده ای که جهت اصلاح گرانروی در آن به کار می رود به سه دسته تقسیم می شود؛ دسته اول: بتن خود تراکم نوع پودری. دسته دوم: بتن خود تراکم نوع دارایVMA. دسته سوم: بتن خودتراکم نوع ترکیبی.
    در این تحقیق 5 طرح بتن خود تراکم با VMA و پودر سنگ آهک وترکیب هر دو ساخته شد که ازVMA با در صدهای 0. 05 و0. 1. 0. 15 و0. 2 بر حسب وزن سیمان ، به عنوان جایگزین پودر سنگ آهک در طرح ها استفاده شد تا امکان اصلاح گرانروی بررسی شود. مخلوط های طرح شده در حالت تازه آزمایش های رئولوژی مختلف از قبیل جریان اسلامپ،T 50 ،قیف V ، قیف V 5 دقیقه ، حلقه J و جعبه L قرار گرفتند تا از نظر خصوصیات خودتراکمی در محدوده استاندارد قرار گیرند. پس از تایید شدن در این قسمت، طرح ها برای تعیین مقاومت فشاری در سن7 و28 روزه تحت آزمایش قرار گرفتند ومقایسه اثرات VMA و پودر سنگ آهک با نسبتهای مختلف در آزمایش های بتن تازه و سخت شده مورد بررسی قرار گرفت نتایج نشان می دهد با افزایش VMA در طرح ها باعث ایجاد حباب شده و وزن مخصوص حداکثر 12. 9 درصد کاهش و مقاومت فشاری حداکثر 60 درصد کاهش پیدا کرده است.
    کلیدواژگان: بتن خود تراکم، پودر سنگ آهک، VMA، لزجت، مقاومت
  • بررسی تاثیر درجه حرارت بالا بر مقاومت فشاری دراز مدت بتن خودتراکم حاوی افزودنی های پودری دو جزئی
    جواد برنجیان، نینا تیلا، محمدجواد طاهری امیری *، علی اشرفیان صفحات 119-128
    استفاده از بتن خودتراکم به دلیل خواص رئولوژی منحصر به فرد در مقاطع پرآرماتور و مقاطعی که انجام عملیات ویبره با مشکلاتی روبه رو باشد رو به گسترش است. همچنین تحقیقات متعددی در رابطه با تاثیر مثبت استفاده از پوزولان ها به منظور بهبود خواص مکانیکی و بخصوص دوام بتن توسط محققین مختلف ثبت شده است. در این تحقیق به بررسی تاثیر درجه حرارت بالا بر خواص سخت شده بتن خودتراکم حاوی افزودنی های پودری مختلف پرداخته شده است. بدین منظور برای بتن خودتراکم شاهد (فاقد پوزولان) از طرح اختلاطی مطابق با دستورالعمل ACI 237R-07 استفاده شده است. ابتدا به منظور اطمینان از ارضای رواداری مربوط به کنترل کیفی بتن خودتراکم در حالت تازه، آزمایش های جریان اسلامپ ، جعبه L ، T50 و قیف V ، بر روی تمامی مخلوط های ساخته شده انجام گرفت. سپس بتن سخت شده حاوی مواد معدنی مختلف (متاکائولن ، خاکستربادی ، زئولیت ، دوده سیلیس) تحت درجه حرارت بالا (300 ، 500 و 700 درجه سانتی گراد) قرار داده شد و توسط آزمایش مقاومت فشاری در سن 91 روزه ، خواص مکانیکی بتن ارزیابی شده است.
    کلیدواژگان: بتن خود تراکم، خواص سخت شده، افزودنی های پودری، درجه حرارت بالا
|
  • A Proposed Model for Compressive Strength Prediction of FRP-Confined Rectangular Columns in terms of Genetic Expression Programming (GEP)
    Pouyan Fakharian, Hosein Naderpour *, Abdolhosein Haddad, Amir Hossein Rafiean, Danial Rezazadeh Eidgahee Pages 5-18
    Fiber reinforced polymers (FRP) are one of the most commonly used materials for rehabilitation and retrofit of structures, mainly concrete structures. There are many reported studies on the behavior of these materials under different types of loading and structures. The aim of this study is to declare the challenges and investigate the efficiency of existing models for samples with rectangular and square sections. Moreover, a new empirical model is developed to predict the strength of FRP confined samples using gene expression programming (GEP). The best model is selected after establishing and controlling several models with different combinations of the influencing parameters. An analysis is carried out to check the performance of the introduced model based on the common criteria such as correlation of coefficient (R). This parameter is 0.923 and 0.922 for training and testing datasets, respectively which reveals a good agreement between the predicted and measured data in the developed GEP model.
    Keywords: Fiber Reinforced Polymers (FRP), Confinement, Confining Pressure, Genetic Expression Programming (GEP)
  • Comparison of Break-off and Pull-off test results for determining compressive strength of steel fiber reinforced concrete
    Benyamin Ganjeh Khosravi, Hossein Ghasem Zadeh *, Javad Razzaghi Pages 19-30
    Here, the efficiency of the non-destructive Break-Off (BO) and Pull-off tests was investigated for assessing the in-place compressive strength of steel fiber reinforced concrete (SFRC). SFRC was studied due to its advantages in increasing tensile and flexural strength in particular. To provide a through and comprehensive database, 24 mix designs were selected with cement contents of 400, 450 and 500 kg/m3 with constant water/cement ratio of 0.4 for all mixes, two maximum aggregate sizes of 12.5 and 25 mm along with steel fiber volume fractions of 0%, 0.33%, 0.67% and 1% for ages of 14, 28 and 90 days. A total of 360 Break-Off and Pull-off tests and 216 standard cube tests were carried out in this investigation.Then, effective parameters of SFRC and non-destructive tests results were evaluated. The studies showed that volumetric percentage and features of steel fibers had a significant influence on concrete properties as well as Break-Off and Pull-off tests results. According to the experimental results it could be generally concluded that the influencing factors, namely, SFRC properties due to presence of steel fibers and non-destructive tests significantly affect the results as follows:Generally, for a constant W/C ratio, it can be concluded that raising the cement content increase the mean values of Break-Off and Pull-off strengths.
    In adition to, conventional numerical regression model was developed in this study. Statistical indices were used to compare the efficiency and accuracy of model. The result of this study has confirmed the accuracy of linear regression model for non-destructive tests.
    Keywords: Break, off test, Pull, Steel Fiber, Non, destructive, Regression model
  • Structural behavior of RC High performance fiber reinforced cement composites (HPFRCC) exterior beam column joints under reversed cyclic loading
    Mohammad Hossein Saghafi, Hashem Shariatmadar * Pages 31-44
    High performance fiber reinforced cement composites (HPFRCC) are a class of fiber cement composites that exhibit post-cracking strain hardening response when subjected to direct tension. While undergoing this hardening behavior, the composite experiences the formation of multiple cracks prior to damage localization.
    In the present study, This paper investigates the effects of HPFRCC on the behavior of RC exterior beam–column joint under reversed cyclic loading. HPFRCC using tow different types of fiber namely hooked end steel fiber and polypropylene fiber are explored in this study. The main parameters considered include the load–deflection relationship, crack propagation, moment–rotation relationship at the joint, and energy absorption capacity. half-scale external RC beam–column joints were subjected to lateral cyclic loading of increasing amplitudes.. The specimen was subjected to reverse cyclic loading under controlled deformation at the tip of the beam until failure. At post cracking stages, the HPFRCC joint showed significant improvement in the ultimate shear and moment capacities, as well as in the deformation behavior and damage tolerance, compared with the NC specimen at ultimate and failure stages.
    Keywords: HPFRCC, strain hardening, Beam–column joint, Cyclic loading
  • Three dimensional simulation of plain concrete arch bridges for estimating fundamental frequencies using different geometrical and mechanical properties
    Mahdi Yazdani * Pages 45-60
    There are many plain concrete arch bridges in Iran for more than seventy years. These bridges not only have not been designed for earthquake loading, but also high-speed trains would be used in railways of Iran. Therefore, calculation of fundamental frequencies of the bridges against earthquake and high-speed train vibrations is necessary for considering resonance effects. To evaluate complex behavior of these bridges, results of field tests are useful. Since it is not possible to perform field tests for all arch bridges, these structures should be simulated correctly by computers for structural assessment. Several parameters are employed to describe the bridges, such as number of spans, length of spans, geometrical and material properties. In this study, results of field tests are used and adapted for 64 three dimensional finite element models with various physical parameters. Computer simulations show modal deformations of bridges at longitudinal and transverse directions. Also, these results demonstrate that fundamental frequencies of bridges decrease after increasing span length and number of spans. Plus, some relations are proposed for calculation of fundamental frequencies of plain concrete arch bridge.
    Keywords: Plain concrete arch bridge, three dimensional finite element modeling, modal analysis, fundamental frequencies
  • The effects of nanoclay on rheological, mechanical and durability properties of cement composites
    Mir Alimohammad Mirgozar Langeroudi, Yaghoub Mohammadi * Pages 61-74
    Concrete is heterogeneous at all length scales and its microstructure evolves continuously over decades. Through the use of nanoparticles, it is possible to alter the microstructure of cementitious materials from within the first microsecond. This study is aimed to carry out a comprehensive investigation on the effects caused by the addition of nanoclays on properties of cement based composites. Therefore, a replacement of cement by with different percentages of montmorillonite nanoclay (0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2% and 3% by weight of cement) in cement pastes and mortars was planned and The effects of adding nanoclay on hydration process, rheological properties (adhesive properties, water demand and setting time), mechanical properties (compressive strength) and durability properties (water absorption and drying shrinkage) of mixes were investigated. As well, The cement matrix microstructure was examined using scanning electron microscopy. The results indicates that the addition of nanoclays causes positive effects on cement composites properties.
    Keywords: Nanoclay, Cement Composites, Rheological Rroperties, Compressive Strength, SEM
  • The effect of sulfuric acid on eco-friendly concrete containing coal slag and nano silica
    Somayeh Bakhtiari *, Reza Sanjari Pages 75-84
    Concrete is one of the most widely used materials in the world for various types of structures due to its durability. This paper presents the results of an experimental study on various compressive strength and water absorption tests on concrete containing coal slag and nano silica as partial replacement of cement. For this research work, the tests were conducted for various proportions of coal slag replacement with cement of 0%, 10%, 15%, and 25%, nano silica of 0%, 1.5%, 2.5% and 3.5% and combination of both of them in concrete. The obtained results were compared with those of control concrete made with ordinary Portland cement. In this research, the effect of several amounts of coal slag and nano silica on some properties of concrete were considered in the production of test samples of 5*5*5 cm. After casting the cubes, they were tested for compressive strength and water absorption. Results showed that compressive strength of samples with 10% and 15% pozzolan were increased, but compressive strength of samples with 25% pozollan were decreased more than that of the control sample. Also, application of pozzolan resulted in less water sorption. The use of nano silica increased concrete compressive strength compared to samples without Nanosilica in most samples, and this increase was proportional to the amount of nano silica. Based on the these findings, it is concluded that Pozzolan coal slag is a suitable replacement for cement especially in presence of nano silica.
    Keywords: Concrete, Coal Slag Pozzolan, Nano silica, sulfuric acid
  • Durability of binary and ternary cements against alkali-silica reaction of aggregate
    Ebrahim Ghiasvand * Pages 85-95
    In recent years, with regards to the environmental and economic considerations and the importance of sustainable development, it is well understood that part of the cement or clinker must be replaced with other materials such as limestone powder, natural and artificial pozzolans, slag, etc. in this paper, some physical properties and durability of Portland, Portland-pozzolan, Portland-limestone and Portland-composite cements against alkali-silica reaction (ASR) are studied. In order to, experiments were carried out cement paste including normal consistency and time of setting and on cement mortar including accelerated expansion test and compressive strength change of mortar cubes in situations where conditions are favorable for ASR. The results show that durability of cements containing Trass is higher than others and Portland limestone cement (PLC) having up to 10% limestone provides competitive properties with PC concretes. Also, there is significant relation between results obtained by accelerated expansion test and new method used in this study.
    Keywords: Alkali, silica reaction (ASR), Limestone powder, Trass, Compressive Strength, Accelerated expansion
  • the Popovics Stress-Strain Model Incorporating Confinement Effect
    Hooshang Dabbagh *, Mohammad Salman Ghavami Pages 97-108
    In recent years, the confinement effect in high strength concrete (HSC) has been studied by many researchers. Confinement effect results in increasing the strength and ductility of concretes columns considerably . To determine the amount of these increases and to simulate the behavior of these columns a compressive stress strain model containing the confinement effect is essential . In this paper , a number of well known stress strain models are evaluated against experimental data obtained by other researchers and their shortages are determined . Considering compressive strength, the modulus of elasticity , the strain corresponding to maximum stress and confinement stress are considered as main parameters , a new stress-strain model is developed such that it takes into account the effects of confinement . Comparing the results predicted by the proposed model with experimental results for a wide range of compressive strength from 20 to 120 MPa, show a good agreement.
    Keywords: confinement effect, high strength concrete, stress, strain model, concrete columns
  • Effect of Investigation viscosity modifying admixtures and Lime stone Powder Combination on Fresh and Hardened Properties Self Compacting concrete
    Seyyed Vahid Aghebatkhah *, Hamid Varaste Pour Pages 109-118
    By 1988 in Japan,SCC(Self-Compacting Concrete) is developed and defined as a high capable flowability concrete without requirement of vibrator runs.Generally, SCC based on the materials used to modify its viscosity, can be divided into three categories;first:the powder type SCC, second:the VMA(Viscosity Modifying Admixtures ) type SCC and the third group that includes a mixture of SCC.In this research, 5 SCC projects were built using the VAM-type SCC and lime stone powder- type SCC,separately and also using the combination of both VMA-type SCC and lime stone powder-type SCC.In order to determine the possibility of viscosity in the projects, the VAM-type SCC has been used in the following percentages: 0.05 , 0.1, 0.15 and0.2 based on which the weight of cement are used as a substitute for lime stone powder-type SCC. The new mixtures were tested using different rheological states experiments such as the Slump, T 50, V- Funnel, V- Funnel at T: 5 Minutes, J-Ring and L-Box to set the standard range of self-compacting characteristics. After approval, in this section, the Projects were examined to determine the compressive strength at the age of 7 and 28 days. In addition, the effects of the VMA-type SCC and lime stone powder-type SCC with different proportions, were evaluated and compared in the fresh and hardened concrete experiments.The results showed an increase in the VMA- type SCC, in the subject of making bubbles and also a decrease in the specific gravity up to12.9percent, as well as the compressive strength has fallen up to60percent in maximum.
    Keywords: Self Compacting concrete, Lime Stone Powder, Viscosity Modifying Admixtures, Viscosity, Strength
  • Investigating the Effect of High Temperatures on Long-term Compressive Strength of Self-Compacting Concrete Containing Powdery Binary Admixtures
    Javad Berenjian, Nina Tila, Mohammad Javad Taheri Amiri *, Ali Ashrafian Pages 119-128
    Introduction of self compacting concrete has brought huge technological advances. Use of SCC facilitated the concrete placing between the rebars, without need of external vibration, and just through the weight of concrete itself. This paper investigated the effects of high temperature on hardened properties of self compacting concrete (SCC) containing powdery admixture. For this purpose, self compacting concrete control (non-pozolan) specimen of ACI 237R-07 mixed design has been used in accordance with instructions. First, in order to ensure the satisfaction of tolerance related to quality control of SCC in fresh mode; slump flow, L box, T50 and V funnel were performed. Then the hardened specimens containing various minerals admixture (metakaolin, fly ash. silica fume and zeolite) were 91 days old heated to elevated temperatures (300, 500, 700 0C) to evaluate mechanical properties. Furthermore the ultrasonic pulse velocity test as non-destructive methods to estimate the compressive strength of specimen is presented.
    Keywords: Self, Compacting Concrete, Hardened properties, Powdery admixture, Elevated temperatures