فهرست مطالب

مهندسی عمران فردوسی - سال سی و یکم شماره 3 (1397)
  • سال سی و یکم شماره 3 (1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/09/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • پژوهشی
  • آرش کریمی پور، محمدرضا اصفهانی * صفحات 1-18
    در این پژوهش، تاثیر افزودن درصد حجمی مختلف از الیاف فولادی در تیرهای دارای طول وصله آرماتور کششی مختلف بر ترک خوردگی و مسیر گسترش ترک ها تحت بارگذاری استاتیکی و چرخه ای مورد بررسی قرار گرفت. هدف از انجام این بررسی کاهش حداقل عرض ترک خوردگی به ازای افزودن الیاف فولادی در تیر بتن مسلح دارای وصله آرماتور کششی بود. ده نمونه تیر آزمایشگاهی به عرض مقطع 150، ارتفاع 200 و طول 2300میلی متر با طول وصله میلگرد کششی مختلف و درصد متفاوتی از الیاف فولادی ساخته شد. چهار عدد از نمونه ها تحت بارگذاری استاتیکی و شش عدد تحت بارگذاری چرخه ای قرار داده شد. از بین نمونه ها یک نمونه به عنوان نمونه شاهد و فاقد وصله و الیاف فولادی بود. در نه نمونه دیگر از الیاف فولادی با درصد حجمی 0، 1 و 2 استفاده شده بود. آزمایش ها به صورت خمش چهارنقطه ای انجام شد. در آزمایش ها، مسیر گسترش ترک خوردگی در طول تیر و عرض ترک خوردگی ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن الیاف فولادی سبب کاهش لغزش آرماتورهای کششی در محل وصله می شود و عرض ترک خوردگی ها را کاهش می دهد. همچنین با افزودن الیاف فولادی از 1 به 2 درصد حجمی، ترک ها به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بتن الیافی، بارگذاری چرخه ای، ترک خوردگی، وصله آرماتورهای کششی
  • سید محمد علی زمردیان *، حمیده غفاری، فاطمه ساداتی صفحات 19-32
    آبشستگی موضعی در خروجی کالورت پدیده ای متداول است؛ لذا ارائه راهکارهای مقابله با این پدیده مخرب ضروری می باشد. در مطالعه حاضر تاثیر دیواره جانبی پایین دست کالورت بر ابعاد گودال آبشستگی موضعی با درنظر گرفتن دیواره هایی با زوایای 15، 30، 45، 60 و 75 درجه نسبت به خط مرکزی جریان، در دو تیپ هیدرولیکی 1 و 4 و در دو کالورت با مقطع دایره ای و مستطیلی بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از دیواره با زاویه 15 درجه باعث کاهش عمق و طول گودال آبشستگی و همچنین ارتفاع رسوب گذاری در پایین دست می شود که میزان کاهش عمق آبشستگی در کالورت مستطیلی با تیپ 1 هیدرولیکی به میزان %3/35 نسبت به تست شاهد مشاهده شد. همچنین دیواره با زاویه 30 درجه در مقطع مستطیلی با تیپ 1، با کاهش 46% آبشستگی عملکرد خوبی را نشان داده است. دیواره های جانبی با زاویه 60 و 75 درجه، عملکرد مناسبی در کاهش آبشستگی نشان ندادند. همچنین در تیپ 1، دیواره در همه زوایا باعث کاهش عمق آبشستگی شد؛ اما در تیپ 4 فقط در زاویه 15 درجه عمق آبشستگی به میزان 30% در مقطع دایره ای و 10% در مقطع مستطیلی کاهش پیدا کرد. همچنین ابعاد گودال آبشستگی در پایین دست کالورت با مقطع دایره ای بیشتر از مقطع مستطیلی مشاهده شد؛ به گونه ای که در مقطع دایره ای در تیپ 1 هیدرولیکی، عمق آبشستگی به میزان 35% نسبت به مستطیلی افزایش داشته است که این در تیپ 4 هیدرولیکی به میزان 95% مشاهده شد. همچنین ابعاد گودال آبشستگی در تیپ 1 نسبت به تیپ 4 در همه زوایا بیشتر می باشد و این در حالی است که ارتفاع رسوب گذاری در تیپ 4 نسبت به تیپ 1 بیشتر می باشد.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، تیپ هیدرولیکی، زاویه دیواره جانبی
  • مرتضی اسدامرجی *، سید احسان سید ابریشمی، محمود صفارزاده، معین عسکری صفحات 33-46
    یکی از راهکارهای مهم شناسایی نقاط داری پتانسیل تصادف در جاده ها، ممیزی ایمنی مسیر است. پس از شناسایی این نقاط می توان برای آنها استراتژی های مناسبی درنظر گرفت تا فراوانی و شدت تصادفات کاهش یابد. در این پژوهش با استفاده از ممیزی ایمنی مسیر مشکلات دسترسی ها، روسازی، علائم، کنار جاده، طرح هندسی و تصادفات جرحی و فوتی قطعات راه های برون شهری شناسایی گردید و با استفاده از این داده ها الگوی ساخت مدل تصادفات در آنها ارائه گردید. در این مقاله محور همدان- کرمانشاه به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد که در محور مذکور مدل رگرسیون پواسونی دارای اعتبار بیشتری بود و مشکلات آب روها و قوس قائم به ترتیب مهم ترین دلایل بروز تصادف فوتی و جرحی بودند.
    کلیدواژگان: ممیزی ایمنی، جاده برون شهری، مدل رگرسیون پواسون
  • مهدی خداپرست *، مجتبی خاشعی، رضا محمد مومنی صفحات 47-58
    تحلیل پایداری شیروانی های خاکی، یکی از مباحث مهم در طراحی سدهای خاکی، راه ها، کانال ها و خاک ریزها است. یکی از روش های تحلیل پایداری شیروانی خاکی، تحلیل حدی با استفاده از روش قطعات افقی و قائم است. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی نتایج حاصل از روش قطعات افقی و قائم، ابتدا دو فرمول بندی از هر روش انتخاب، سپس ضریب اطمینان پایداری شیروانی با استفاده از روش های مذکور برای تعدادی شیروانی محاسبه شده است. درادامه باتوجه به مقدار دقیق ضریب اطمینان پایداری، دقت سنجی روش های مذکور و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر انجام شده است. نتایج نشان می دهد که مقادیر ضریب اطمینان روش قطعات قائم دقیق تر و با اندکی حاشیه اطمینان است درحالی که نتایج حاصل از روش قطعات افقی وابستگی زیادی به نوع فرمول بندی دارد. در مواردی که خاک دارای لایه بندی افقی است و یا در مسائل با نیروهای افقی، روش قطعات افقی سهولت بیشتری برای استفاده فراهم می نماید. درانتها پیشنهاد هایی برای استفاده از روش قطعات ارائه شده است.
    کلیدواژگان: شیروانی خاکی، تحلیل پایداری، ضریب اطمینان پایداری، روش قطعات افقی، روش قطعات قائم، دقت سنجی
  • حمید مسلمی *، کامران مدبر صفحات 59-70
    روش اجزای محدود بسط یافته یکی از تکنیک های بسیار موثر برای مدل سازی مسائل دارای ترک می باشد. در این روش باتوجه به استفاده از توابع غنی سازی برای مدل کردن ناپیوستگی میدان جابه جایی، دیگر ترک به صورت یک ماهیت هندسی مدل نمی شود و نیازی نمی باشد که شبکه اجزای محدود در هر مرحله مسیر ترک را دنبال کند. ولی مشکل اساسی در این روش عدم کنترل برروی میزان خطای حل عددی می باشد. به این منظور به کمک روش تولید مجدد شبکه تطابقی، در مواردی که خطای حل بیش از حد قابل قبول است، شبکه اجزای محدود مجددا تولید می شود و مسئله با شبکه جدید حل می شود تا بتوان به دقت مطلوب دست یافت. این تولید مجدد شبکه کاملا مستقل از دنبال کردن مسیر ترک می باشد و ممکن است در چند مرحله از رشد ترک، مسئله با یک شبکه یکسان حل شود. الگوریتم ذکرشده باعث می شود که بدون مشکلات دنبال کردن مسیر ترک، دقت حل نیز در حد مطلوبی باقی بماند. پارامتر ضریب شدت تنش که نقش کلیدی در تعیین مسیر رشد ترک دارد، با کمک روش ترکیبی محاسبه شده است و بهبود قابل توجهی در دقت محاسبه عددی این پارامتر مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: اجزای محدود بسط یافته، آنالیز مسائل ترک، اجزای محدود تطابقی، توابع غنی سازی، اصلاح مش
  • ابوالفضل سلطانی *، امیر طریقت، محمد بایزیدی صفحات 71-82
    به منظور تعیین اثرات پوزولانی متاهالوزیت و میکروسیلیس بر مقاومت و دوام بتن، 8 طرح اختلاط با دو نسبت آب به مواد سیمانی 40/0 و 45/0 ساخته شد. در این مخلوط ها متاهالوزیت به میزان 10 و 20 درصد و میکروسیلیس به میزان صفر و 7 درصد جایگزین سیمان پرتلند معمولی شدند. عمل آوری نمونه ها تا سنین 14، 28 و 90 روز انجام شد. نتایج نشان داد که توام شدن این دو پوزولان در هر دو نسبت آب به مواد سیمانی به ویژه در نسبت کمتر (40/0) با مشارکت 10 درصد متاهالوزیت، به مقدار قابل توجهی (89/0) باعث افزایش مقاومت فشاری نمونه های بتنی گردید ( MPa7/47) گردید. بیشترین مقاومت خمشی ( MPa18/6) نیز در کمترین نسبت آب به مواد سیمانی به دست آمد. البته با افزایش نسبت آب به مواد سیمانی مقاومت خمشی همه نمونه ها به مقدار بسیار ناچیزی کاهش یافت. افزایش سرعت امواج اولتراسونیک نسبت به نمونه های شاهد مخصوصا در جایگزینی 10 درصد متاهالوزیت، نشانه برتری عملکرد این پوزولان طبیعی در بهبود مقاومت و دوام بتن است.
    کلیدواژگان: بتن، متاهالوزیت میکروسیلیس، مقاومت مکانیکی، دوام
  • یادداشت پژوهشی
  • احسان تیموری *، حجت کرمی، سید فرهاد موسوی، سعید فرزین صفحات 83-92
    با افزودن پرلیت و لیکا به بتن متخلخل، خواص فیزیکی آن بررسی گردید. مقاومت فشاری، ضریب نفوذپذیری و درصد تخلخل برای دو حالت بدون ریزدانه و حاوی 20 % ریزدانه اندازه گیری شد. براساس نتایج، با افزودن 20 % ریزدانه به بتن متخلخل، نفوذپذیری و تخلخل به شدت کاهش و مقاومت فشاری افزایش یافت. بیشترین مقاومت فشاری (5/20 مگاپاسکال) در نمونه های بدون ریزدانه (تیمار L10-0) و در نمونه های حاوی ریزدانه (85/34 مگاپاسکال) (تیمار L15-20) بود. نمونه حاوی 5 % لیکا در هر دو حالت با و بدون ریزدانه دارای بیشترین نفوذپذیری و تخلخل بود. افزودنی لیکا عملکرد بهتری نسبت به افزودنی پرلیت داشت.
    کلیدواژگان: بتن متخلخل، لیکا، پرلیت، سیستم رواناب شهری، خواص فیزیکی
  • محمد اسماعیل نیا عمران *، سمیه ملایی صفحات 93-107
    در این مقاله رفتار لنگر- انحنای ستون بتن با استفاده از روش اجزای محدود تعیین می شود و به عنوان یک رویکرد تک درجه آزادی (SDOF) برمبنای تئوری اولر- برنولی معرفی می شود تا پاسخ دینامیکی ستون بتن مسلح تحت بارگذاری جانبی انفجار تخمین زده شود. در مدل SDOF اثرات لنگر ثانویه (P-δ) و اثرات نرخ کرنش به صورت گام به گام در محاسبات تغییرشکل ستون بتن مسلح تحت انفجار وارد شده است. به منظور صحت سنجی، نتایج حاصل از مدل SDOF با نتایج مدل اجزای محدود در نرم افزار OPENSEES و همچنین نتایج یک تست عملی انفجار مقایسه شده است. سپس، از مدل SDOF معرفی شده برای ترسیم دیاگرام فشار- ضربه در ستون بتن مسلح، با درنظر گرفتن بار محوری ثابت در آن، استفاده شده است. مطابق با نتایج حاصل، در حالت انفجار متوسط تا دور (Z>1 kg/m1/3)، روش SDOF معرفی شده علی رغم سادگی و زمان کم برای انجام محاسبات، دارای نتایج با دقت کافی می باشد و قابل اعتماد است.
    کلیدواژگان: روش تک درجه آزادی معادل، بارگذاری انفجار، دیاگرام فشار- ضربه، ستون بتن مسلح
|
  • A. Karimipour, M. Reza Esfahani * Pages 1-18
    In this research, the effect of steel fibers on flexural cracking of fiber reinforced concrete beams with lap-spliced bars under static and loading/unloading cycles was investigated. Ten specimens of laboratory beam with the section width of 150mm, height of 200mm and length of 2300mm and with different splice lengths of tension rebars and different percentages of steel fibers were manufactured and tested. Four specimens were subjected to static loads and six specimens were subjected to loading/unloading cycles. Among the specimens, one was selected as the control specimen without having lap-spliced bars and steel fibers. Other 9 specimens were made using steel fibers with different volumetric percentages of 0, 1 and 2. The specimens were conducted under four-point bending tests. It was shown that the flexural crack width in beams decreases with increasing the volume percentage of steel fiber, significantly. Steel fibers in specimens subjected to static loading and loading/unloading cycles increased the energy dissipation.
    Keywords: Steel fibers, Flexural cracking, Concrete beams, Spliced bars
  • S. M. Ali Zomorodian *, H. Ghaffari, F. Sadati Pages 19-32
    Local scour at the culvert outlet is common event. In this study the effect of different angles of wing walls flare on scour in hydraulic conditions for type 1 and 4 flows at downstream of circular and box culvert investigated. Wing walls flare 15, 30, 45, 60 and 75- degrees to the outlet centerline were considered in this study. Result showed 15- degree flare wing walls reduced scour depth, scour length and mound height. So, 15- degree flare wing wall in box culvert and type1 flow reduced scour equal 35.3% to the control test. Also, 30- degree flare wing walls in box culvert and type1 flow has shown a good performance in reducing scour depth equal 46%. Wing walls flare angle 60 and 75- degree, did not have good performance in reducing scour depth at downstream of culverts. In type 1 flow, scour can be reduced by using of wing walls with any angles. In type4 flow, only 15- degree wing walls flare reduced maximum scour depth equal 30% in circular culvert and 10% in box culvert. Also, the dimensions of the scour hole on downstream of the circular culvert is more than box culvert. So, in the circular culvert and type 1, scour depth increased equal 35% compared to box culvert and it was observed equal 95% in type-4 flow. The dimensions of the scour hole in type 1 flow is higher than type 4 at all angles, while the mound height in type 4 is higher than type 1 flow.
    Keywords: Local scour, Hydraulic type, Wing Walls flare
  • M. Asadamraji *, S .E. Seyedabrishami, M. Saffarzadeh, M. Askari Pages 33-46
    One of the important ways of identifying road accident potentialities is road safety audits. After identifying these points, appropriate strategies to reduce the number and severity of accidents can be considered for them. In this study, using road safety audits, access, pavements, signs, roadside, and geometric problems and accidents leading to the deaths of outlying urban road sections were identified and using these data, the model of crashes in them Was presented. In this paper, the Hamadan-Kermanshah axis was chosen as a case study. In this axis, Poisson's regression model was more reliable and the problems of drainage ditches and vertical alignment were the most important reasons for the accident and resulted in death.
    Keywords: Safety Audit, Rural road, Poisson regression model
  • M. Khodaparast *, M. Khashei, R. M. Momeni Pages 47-58
    Soil slope stability analysis, is one of the most important issues in the design of earth dams, roads, canals and levee. One of these methods is the limit equilibrium analysis with horizontal and vertical slices method.To evaluate the results of horizontal and vertical slice method in the calculation of stability safety factor, at first Two formulations of each method selected, then stability Safety factor has been achieved with the use of these methods for several slopes. The exact amount of stability safety factor by using of the analytical method has been obtained then the accuracy of the each method and comparison of their results with each other is studied.Considering studies at this research, concludes that at generally vertical slices method results exact and with a few confidence rand. Whereas horizontal slices method results have a relationship with selected formulation. In cases where the soil is layered horizontal or issues with horizontal forces, horizontal slices method provide greater ease of use. Finally, explained recommendations for using slice method.
    Keywords: Soil slope, Stability analysis, Safety factor of stability, Horizontal slices method, Vertical slicesmethod, Evaluation of exactitude
  • K. Modabber, H. Moslemi * Pages 59-70
    Challenging and complex nature of the numerical analysis of crack problems have attracted the interest of many researchers in past decades and several techniques have been proposed for these problems. One of these techniques is the extended finite element method in which the crack tip field modeling is improved by enrichment of shape functions and the crack can intersect the elements. On the other hand, we have adaptive finite element method which aims to improve the accuracy of displacement and stress fields near the crack tip by remeshing process. Researchers have reported the drawbacks of each of these two techniques. In this paper the drawbacks of the previous techniques are covered with proper combination of these two techniques. By this combination the crack can pass through the elements and there is no need for crack tracking by mesh. In addition the estimated error is limited to desirable bands and stress intensity factor can be computed numerically with acceptable accuracy.
    Keywords: Extended Finite Element Method, Crack Problems, Adaptive Finite Element Method, Enrichment functions, Remeshing
  • A. Soltani *, A. Tarighat, M. Byezidi Pages 71-82
    To determine the effects of meta-halloysite and micro-silica pozzolans on mechanical strength and durability of concrete, 8 mix designs with two water/cementitious (W/C) ratios of 0.40 and 0.45 were performed. The ordinary Portland cement (OPC) was replaced by incorporations of 10 and 20% of metahalloysite, and 7% of micro-silica. Samples were cured until the ages of 14, 28 and 90 days. Results imply that the combination of meta-halloysite and micro-silica for both W/C ratios particularly in the case of the lower ratio (0.40) when the sample contains 10% meta-halloysite, leads to a significant increase (89%) in the compressive strength of mixes (from 25.3 to 47.7 MPa). Also, the highest flextural strength (6.18 MPa) resulted in the lower W/C ratio (0.40). It is noteworthy that increases in W/C ratios for all mixes don’t lead to remarkable decreases in flextural strengths. Notably, the ultrasonic velocity (UV) for all mixes in the lower W/C ratio (0.40) shows a considerable increase particularly in 10% meta-halloysite compared with control samples. The findings above are all indications of better improvement of concrete strengths by natural pozzolan (meta-halloysite).
    Keywords: Concrete, Meta-halloysite, Silica-fume, Mechanical Strength, Durability
  • E. Teymouri*, H. Karami, S. F. Mousavi, S. Farzin Pages 83-92
    By adding perlite and leca to porous concrete, its physical characteristics were studied. Compression strength, hydraulic conductivity and porosity of two porous concretes (without fine grains and with 20% fine grains) were measured. Results showed that adding 20% fine grains to porous concrete highly decreases hydraulic conductivity and porosity and increases compression strength. The highest compression strength (20.5 MPa) was seen in without-fine-grains samples (L10-0 treatment) and in with-fine-grains samples (34.85 MPa) in L15-20 treatment. The L5-0 treatment in both cases of with/without additives, had the highest hydraulic conductivity and porosity. Leca had better performance than perlite.
    Keywords: Porous Concrete, Leca, Perlite, Urban Runoff, Physical Characteristics
  • M. Esmaeilnia *, S. Mollaei Pages 93-107
    In this paper, moment-curvature behavior of reinforced concrete column with constant axial load is determined by finite element method and then it is introduced to a single degree of freedom (SDOF) model based on Euler-Bernoulli theory. Using this SDOF model, dynamic response of the RC column under the blast loading is estimated. The introduced SDOF includes secondary moments (P-δ) effects, nonlinear behavior of the material and effects of strain rate on concrete and steel materials through the calculation steps of the model. In order to validation, results obtained from SDOF model for transverse displacement of RC column under blast loading is compared to finite element analysis results (OPENSEES) and realscale explosion test results on RC columns. Then, introduced SDOF method is used to draw Pressure- Impulse (P-I) diagram of the column with considering the presence of axial compressive load. According to the results, introduced SDOF approach, under the far field explosion conditions (Z>1 kg/m1/3), has acceptable accuracy. As well, the effect of axial load on P-I diagram of the RC column is very important.
    Keywords: Blast Loading, Equivalent Single Degree of Freedom Model, Pressure-Impulse diagram, RCColumn