فهرست مطالب

مصالح و سازه های بتنی - سال پنجم شماره 1 (پیاپی 9، بهار و تابستان 1399)
  • سال پنجم شماره 1 (پیاپی 9، بهار و تابستان 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/05/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مسعود مفید، امیررضا طبخی وایقان* صفحات 5-15

    ستون‏‏‏های بتنی در گذشته تنها به وسیله آرماتورهای فولادی مسلح می‏‏‏شدند. امروزه و با معرفی آرماتورهای FRP، این آرماتورها به عنوان جایگزین مناسبی برای آرماتورهای فولادی، به خصوص در محیط‏‏‏های خورنده نظیر محیط‏‏‏های دریایی در اعضاء بتنی مورد استفاده قرار می گیرند. اما هم چنان استفاده از این نوع آرماتورها در ستون های سازه های بتنی با عدم قطعیت هایی روبرو است به طوری که آیین‏نامه های معتبر دنیا از اثر این نوع آرماتور در فشار صرف نظر کرده یا به طور کل استفاده از آن را مجاز نمی دانند. با توجه به الاستیک بودن رفتار آرماتورهای FRP و بالاتر بودن کرنش نهایی آن ها در مقایسه با کرنش نهایی بتن، عموما این آرماتورها در ستون های بتنی و تحت اثر فشار به مقاومت نهایی خود نمی رسند و مشارکت پایینی دارند. در این تحقیق با استفاده از روابط ریاضی و مطالعه پارامتریک و همچنین نرم افزار اجزاء محدودی، میزان مشارکت آرماتورهای FRP بررسی شده است و نشان داده شده است که صرف نظر کردن از آرماتورهای FRP در برخی موارد می تواند به نتایج بسیار محافظه کارانه ای در رابطه با ظرفیت فشاری ستون بیانجامد. نوع آرماتورهای FRP و درصد آرماتورهای طولی بیشترین تاثیر را در میزان مشارکت این آرماتورها در مقاومت فشاری ستون دارند به طوری که این افزایش تا حدود یک چهارم ظرفیت فشاری ستون را می تواند تشکیل بدهد.

    کلیدواژگان: آرماتور FRP، ستون بتنی مستطیلی، مشارکت آرماتور FRP
  • وهاب سرفرازی*، هادی حائری، سیدایمان موسوی میرسالاری صفحات 16-30
    براثر فرایندهای مختلف عمل آوری بتن، ، ناپیوستگیها در ترازهای مختلف بتن ایجاد می شوند. در حالتهای کمی این امکان وجود دارد که شکست ساختارهای بتنی به یک ناپیوستگی مجزا محدود گردد بلکه چندین ناپیوستگی ناهمسطح با یکدیگر اندرکنش داده و سرانجام سطح برش ترکیبی در بتن گسترش می یابد. از اینرو، علاوه بر ناپیوستگی ها، سگمنتهای بتنی بین آنها بیشترین تاثیر را بر مقاومت برشی سطح شکست دارند. همچنین شروع، گسترش و یکپارچگی ترک در درزه های ناممتد پلکانی از فاکتورهای مهم در کنترل رفتار مکانیکی ساختارهای بتنی نظیر شیبها، پی بتنی و تونلها می باشد. بنابرای مطالعه رفتار شکست برشی درزهای ناممتد پلکانی می تواند درک خوبی را از ناپایداریهای موضعی و کلی در ساختارهای بتنی فراهم آورد و منجر به بهبود طراحی در پروژهای مهندسی بتن گردد. آزمایش برش مستقیم یکی از آزمایشهای استاندارد می باشد که در دهه های اخیر جهت مطالعه رفتار برشی درزه های ناممتد بکار گرفته شده است. از آنجایی که در جعبه برش معمول فقط یک سطح شکست افقی قابل شکل گیری است، بنابراین انجام آزمایش روی درزه های ناممتد پلکانی امکان پذیر نمی باشد. در این مقاله، به معرفی جعبه برش اصلاح شده پرداخته می شود بگونه ای که با استفاده از ان بتوان آزمایشهای برش بر درزه های ناممتد پلکانی همپوشان و غیر همپوشان انجام داد.
    کلیدواژگان: جعبه برش مستقیم اصلاح شده، درزه های ناممتد پلکانی همپوشان و غیرهمپوشان، پل بتن
  • پگاه آقابزرگی*، علیرضا خالو صفحات 31-45

    آرماتورهای FRP با مقاومت قابل توجه در برابر خوردگی منجر به بهبود در عملکرد سازه های بتنی مسلح و کاهش قابل توجه هزینه ها می شوند. از دیگر ویژگی های آنها نسبت بالای مقاومت کششی به وزن ، نارسانا و غیرمغناطیس بودن آن می باشد. آیین نامه های طراحی بین الملل اخیر از قبیل ACI 440.1R-15 استفاده از آرماتورهای FRP را در فشار مجاز ننموده اند و در محاسبات با بتن جایگزین می کنند. در این پژوهش، به منظور پیش بینی اثر میلگردهای فشاری GFRP روی مقاومت خمشی و شکل پذیری تیرهای بتنی مسلح GFRP، سیزده نمونه تیر بتنی با استفاده از نرم افزار ABAQUS مدلسازی شدند . رفتار مصالح الاستوپلاستیک به کمک مدل پلاستیسیته خرابی بتن در نرم افزار تعریف شد. داده های تجربی از پژوهش های موجود، بعنوان معیار برای بررسی های عددی در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفتند و نتایج با استفاده از مدلسازی عددی صحت سنجی شدند. نتایج نشان دادند که منحنی های تغییرمکان-نیرو به دست آمده از تحلیل عددی مطابقت خوبی با منحنی های حاصل از آزمایشگاه دارند. طبق ارزیابی عددی، تیرهای بتنی مسلح GFRP، مقاومت خمشی بالاتری دارند؛ میانگین مقاومت خمشی تیرهای بتنی مسلح فولادی،90 درصد تیرهای بتنی مسلح GFRP محاسبه شد. هم چنین تیرهای بتنی مسلح GFRP شکل پذیری بیشتری از خود نشان دادند. افزایش درصد میلگردهای فشاری GFRP، منجر به جذب انرژی بیشتر و در نهایت شکل پذیری بیشتر تیرهای بتنی GFRP شده است. نتایج نشان دادند که میلگردهای فشاری GFRP تاثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت خمشی تیرها ندارند.

    کلیدواژگان: GFRP، ABAQUS، تیرها، مقاومت خمشی، مدل پلاستیسیته آسیب بتن
  • سید حسام مدنی، محمدحسین انجم شعاع، مصطفی افضلی، هما حقیقی* صفحات 46-69

    به جهت کنترل بتن آزمایش های مختلفی بر روی آن انجام میگیرد. یکی از مهمترین این آزمایش ها، آزمایش مقاومت فشاری بتن می باشد. به منظور انجام این آزمایش، اقدام به نمونه گیری از بتن در محل آزمایشگاه کنترل کیفیت کارخانه تولید بتن و همچنین کارگاه می گردد. جهت نمونه گیری از بتن، قالب هایی از جنس های مختلف فلزی، دوتکه پلاستیکی و یک تکه پلاستیکی وجود دارند، که هریک از آنها مزایا و معایب منحصر به فردی دارند. در این تحقیق به بررسی اثر جنس قالب های نمونه برداری بتن بر مقاومت فشاری و اعوجاج نمونه ها پرداخته شده است. در انتها براساس بررسی های انجام گرفته مشخص گردید، که نمونه های قالب گیری شده در قالب های فلزی نسبت به نمونه های سایر قالب ها از مقاومت فشاری بیشتر و اعوجاج کمتری برخوردار هستند. شایان ذکر است که کمترین میزان مقاومت و بیشترین میزان اعوجاج مربوط به نمونه های قالب گیری شده در قالب های دوتکه پلاستیکی بوده است.

    کلیدواژگان: بتن، مقاومت فشاری، نمونه گیری، قالب
  • محمدحسین ذوالفقارزاده، رضا فرخ زاد* صفحات 70-91

    یکی از مهم ترین مباحثی که در بتن خودتراکم اهمیت زیادی دارد خواص ریولوژی بتن خودتراکم است اگر چه خواص مکانیکی و دوام نیز حایز اهمیت می باشد. به همین منظور، در این پژوهش به بررسی تاثیر انواع الیاف بر خواص ریولوژیکی بتن خودتراکم با استفاده از دستگاه ریومتر و مقایسه آن با آزمایش های سنتی (جریان اسلامپ، حلقه J، قیف V، جعبه L، جعبه U) پرداخته شده است. استفاده از الیاف در بتن خودتراکم باید به مقداری باشد که خواص ریولوژی بتن خودتراکم را از محدوده ی استاندارد خارج نکند. این بررسی بر روی 10 طرح مخلوط انجام شده است، به این صورت که یک طرح شاهد و 9 طرح، جداگانه داری الیاف های پلی پروپیلن، فولادی و شیشه در سه درصد 0/1، 0/15 و 0/2 حجم کل بتن است. نتایج این بررسی نشان می دهد با افزایش حجم الیاف در بتن خودتراکم باعث افزایش تنش های تسلیم دینامیکی و استاتیکی، گرانروی خمیری و تغلیظ می شود و در نتیجه باعث کاهش خواص ریولوژیکی خواهد شد. در طرح های 0/2 درصد الیاف پلی پروپیلن و شیشه حداقل حدود EFNARC در آزمایش های کارایی می باشد و استفاده بیشتر از این نوع الیاف ، بتن را از حالت خودتراکمی خارج می کند.

    کلیدواژگان: بتن خودتراکم، الیاف، خواص رئولوژی، دستگاه رئومتر
  • امیرعلی شاه منصوری، حبیب اکبرزاده بنگر*، سعید قنبری صفحات 92-117

    با توجه به اثرات مخرب زیست محیطی تولید سیمان، استفاده از بتن ژیوپلیمری می تواند به عنوان یک رویکرد سازگار با محیط زیست در ساخت بتن در نظر گرفته شود. هدف این تحقیق بررسی تاثیر جایگزینی بخشی از سرباره به عنوان پایه بتن ژیوپلیمری (جایگزینی 5، 10، 15، 20، 25 و 30%) با زیولیت طبیعی و دوده سیلیس و همچنین تغییرات غلظت هیدروکسید سدیم (4، 6 و 8 مولار) همراه با محلول سدیم سیلیکات به عنوان فعال کننده بتن ژیوپلیمری بر مقاومت فشاری می باشد. نتایج نشان می دهد که افزایش غلظت هیدروکسید سدیم باعث کاهش مقاومت فشاری بتن و در مقابل، افزودن زیولیت طبیعی و دوده سیلیس باعث افزایش آن می شود. علاوه بر این، از برنامه نویسی بیان ژن برای ساخت مدل های ریاضی برای پیش بینی مقاومت فشاری بتن ژیوپلیمری بر پایه سرباره، استفاده شده است. با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، یک پایگاه داده گسترده و قابل اعتماد از مقاومت فشاری بتن ژیوپلیمری بر پایه سرباره به دست آمد. این پایگاه داده شامل نتایج مقاومت فشاری 351 نمونه ساخته شده از 117 طرح اختلاط است. پنج پارامتر تاثیرگذار از قبیل، سن نمونه ها، غلظت محلول هیدروکسید سدیم، میزان زیولیت طبیعی، دوده سیلیس و سرباره، به عنوان پارامترهای ورودی برای مدل سازی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که مدل های ارایه شده دقیق هستند و قابلیت پیش بینی بالایی دارند. یافته های این پژوهش می تواند به بهبود استفاده مجدد از سرباره برای ساخت بتن ژیوپلیمری کمک کند.

    کلیدواژگان: بتن ژئوپلیمری، پوزولان، مقاومت فشاری، پیش بینی مقاومت، برنامه نویسی بیان ژن
  • رضا قائمی، علیرضا رحمتی، علیرضا مقصدی* صفحات 118-140
    بتن اصلاح شده با پلیمر (PMC) که به آن بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) نیز گفته می شود، از افزودن پلیمر در طرح اختلاط بتن بدست می آید. این نوع بتن به دلیل بهره مندی از ویژگی های منحصر به فرد از جمله بهبود کارایی، استحکام کششی و کاهش نفوذپذیری، در مصارف مختلفی مانند راهسازی، کفسازی های صنعتی و غیر صنعتی و همچنین ملات های ترمیمی بکار می رود. امروزه در کشور های پیشرفته نظیر آمریکا و کانادا بتن اصلاح شده با لاتکس به عنوان مناسب ترین گزینه برای رویه پل ها محسوب می شود. رویه های بتنی به دلیل کاهش نفوذپذیری و دوام بیشتر نسبت به رویه های آسفالتی عمر سازه را بین 2 تا 3 برابر افزایش داده و علاوه بر جنبه اقتصادی به دلایل دیگری از جمله افزایش ایمنی و کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری، از روسازی های آسفالتی پیشی گرفته اند.]1[در این مقاله پس از اشاره به انواع روسازی های بتنی ، استفاده از رویه بتنی اصلاح شده با لاتکس (LMC) بررسی شده است. با توجه به عدم وجود تجربه جدی در تولید و اجرای این نوع بتن در پروژه های راهسازی کشور، پس از انجام تحقیقات گسترده و استفاده از تجربیات کشور های پیشرفته در این زمینه و همچنین بهره گیری از آیین نامه های معتبر بین المللی، شرکت دانش بنیان شیمی سازه آرمانی اقدام به اصلاح ساختاری و تولید لاتکس SBR (مورد استفاده در بتن LMC) با نام تجاری Arma SBL-MIX نمود و پس از تولید آزمایشی LMC مطابق با مشخصات وزارت راه آمریکا FHWA نمونه آزمایشی را بر روی دال بتنی در قطعه یک آزاد راه تهران - شمال به صورت موفقیت آمیز اجرا نمود.
    کلیدواژگان: رویه بتنی اصلاح شده با لاتکس، LMC، روسازی بتنی، SBR، دوام
  • شایان فخریان*، حمید بهبهانی، شایان مشهدی صفحات 141-164
    در این نوشتار، یک روش تحلیلی نسبتا دقیق با استفاده از حل معادله یک بعدی حرارت برای تعیین توزیع دما در یک مقطع فولادی مدفون در دال بتنی با عنوان تیرهای سقف مرکب کم عمق (CoSFB) ارایه می شود. ابتدا مطالعات انجام شده در زمینه بررسی رفتار حرارتی-مکانیکی سقف های مرکب کم عمق در محدوده آزمایشگاهی و مدل سازی نرم افزاری مورد بررسی قرار می گیرد. سپس برای تعیین توزیع دما در مقطع SFB یک روش تحلیلی تابع زمان-مکان ارایه می شود. در این بررسی، بخش فولادی مدفون در دال بتنی، تحت یک شار حرارتی وابسته به زمان منطبق بر منحنی آتش استاندارد قرار داده می شود. روش ارایه شده، یک حل تحلیلی ساده شده از شکل عمومی معادله گرما برای انتقال حرارت رسانشی نامانا به منظور محاسبه مقاومت باربری SFB می باشد. بدین منظور، با توجه به نتایج حاصل از مطالعات عددی مختلف، روش ارایه شده را بر فرضیاتی استوار کردیم تا ضمن حفظ دقت عمل در محاسبات، از پیچیدگی های مطبوع در روش تحلیلی بکاهیم. این حل تحلیلی ساده شده از طریق مقایسه با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، اعتبارسنجی شده است. در پایان با ارایه مثال کاربردی نحوه طراحی سقف مرکب کم عمق تحت آتش مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: تیرهای مرکب فولادی-بتنی، مقاومت برابر آتش، سقف کم عمق، معادله گرما، روش تحلیلی
  • مهدی مرادی*، سید محمدباقر صراف زاده صفحات 165-182

    تیرهای عمیق به تیرهایی گفته می شود که در مقایسه با تیرهای معمولی، دارای نسبت زیاد ارتفاع به دهانه باشند. در تیرهای عمیق به دلیل داشتن هندسه ی خاص توزیع کرنش در مقطع به صورت خطی نیست و عموما دارای رفتاری برشی هستند. بر همین اساس این تیرها به روش متفاوتی نسبت به تیرهای معمولی طراحی می شوند. طراحی تیرهای عمیق با توجه به کاربرد وسیع آن ها یک مسیله حیاتی در مهندسی سازه به حساب می آید. تا کنون مطالعات متعددی برای تعیین روابط یا روش هایی برای طراحی تیرهای عمیق صورت گرفته است. این مطالعات منجر به پیدایش روش های مختلف برای تحلیل و طراحی این تیرها شدند. با این حال آیین نامه بتن ایران بدون توجه به این روش ها مدت هاست از یک رابطه ساده و قدیمی استفاده می کند. در این پژوهش روش ها و روابط معتبر ارایه شده توسط دیگر محققان در کنار روش آیین نامه بتن ایران بررسی و ارزیابی شدند. مقایسه روش آیین نامه بتن ایران و بست وبند آیین نامه ی بتن آمریکا در طراحی تیرهای عمیق بتن مسلح نشان داد که نتایج روش بست وبند همبستگی بیشتری با نتایج آزمایشگاهی دارند. طراحی مطابق با روش بست وبند منجر به 27 درصد خطای کمتر یا به عبارتی دیگر 27 درصد صرفه جویی در مصرف مصالح نسبت به روش آیین نامه بتن ایران می شود. همچنین، در این پژوهش رابطه ی جدیدی برای پیش بینی نیروی برشی تیرهای عمیق بتن مسلح بر اساس 240 نمونه ی آزمایشگاهی با استفاده از روش رابطه سازی ژنتیک ارایه شد. رابطه ی پیشنهادی توانست با میانگین خطای 6% نتایج آزمایشگاهی را پیش بینی کند.

    کلیدواژگان: بتن مسلح، تیر عمیق، برنامه سازی ژنتیک، مقاومت برشی
  • عباس برهانی، بهروز محبی مقدم*، سمیه کریمیان صفحات 183-199
    معمولا در طراحی ساختمان ها، فونداسیون به صورت صلب فرض می شود و نوع خاک و تاثیری که می تواند بر انعطاف پذیری شالوده داشته باشد، به صورت مستقیم در مدلسازی ها اعمال نمی شود. این در حالیست که در نظر گرفتن اندرکنش بین خاک و سازه می تواند پاسخ سازه را تحت تاثیر قرار دهد. از سویی امروزه دیوارهای برشی به صورت گسترده ای در ساختمانهای بتنی بکار برده می شوند. هنگامی که این دیوارها تحت تاثیر زلزله های شدید قرار می گیرند، بلند شدگی و حرکات نوسانی را می توان در پایه این سیستم ها مشاهده کرد. در نتیجه، شالوده این سیستم ها تحت شرایط خاصی از روی زمین بلند میشود. در این مطالعه به بررسی شرایط تکیه گاهی پای ستون ها و دیوارهای برشی در ساختمان های بتنی دارای سیستم دوگانه قاب خمشی با دیوار برشی پرداخته شده است. برای این منظور در ابتدا یک ساختمان بتنی 8 طبقه با سیستم باربر جانبی دوگانه قاب خمشی با دیوار برشی مطابق با مقررات ملی ساختمان ایران و با استفاده از نرم افزار SAP2000 تحلیل و طراحی شد. در مرحله بعد، قاب بیرونی سازه با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار ABAQUS تحت دو شرایط مرزی مختلف شبیه سازی شد. در حالت اول اثر شالوده به صورت صلب و در حالت دوم اثر شالوده با امکان بلند شدگی (ایجاد حرکت گهواره ای) ارزیابی شد. برای در نظر گرفتن امکان بلند شدن فونداسیون و غیرخطی شدن موضعی خاک (حرکت گهواره ای)، در زیر دیوارهای برشی و ستون های سازه، فنرهایی متناسب با نوع خاک و به کمک مقادیر سختی ارایه شده توسط باولز تعریف شدند. متغیرها به ترتیب شامل نوع شرایط مرزی، مقاومت بتن (بتن با رده های C21، C40 و C60) و نوع خاک زیر شالوده (خاک رسی، ماسه ای سست و ماسه ای متراکم) بودند. نتایج حاصل نشان داد که در نظرگیری امکان بلند شدن سازه با حرکت گهواره ای، بستگی به مشخصات خاک زیر شالوده دارد؛ به طوری که نوع خاک می تواند نقش تاثیرگذاری بر تنش، تغییرمکان جانبی سازه و برش پایه سازه داشته باشد. همچنین در قاب هایی که شرایط مرزی پای ستون ها به صورت انعطاف پذیر در نظر گرفته شد، تغییر در نوع خاک سبب گردید بیشینه تغییرات تنش ایجاد شده در قاب حدودا به میزان 60 درصد برسد.
    کلیدواژگان: حرکت گهواره ای، رفتار لرزه ای، اندرکنش خاک- سازه، روش اجزاء محدود، دیوار برشی بتن مسلح
  • علی خیرالدین، مهدی وحیدپور*، مرتضی بینش صفحات 200-217

    در این مقاله اثر مقاومت فشاری، الیاف ماکروسنتتیک با نام MEX-200 و درصد آن، اثر محصورشدگی نمونه های استوانه ای بتنی در برابر ضربه وارد بر اثر سقوط آزاد وزنه به جرم مشخص به صورت آزمایشگاهی بررسی می شود و مقدار تخریب بتن مورد مطالعه قرار می گیرد. تعداد نمونه های مورد آزمایش 54 عدد نمونه استوانه ای می باشد که با مقاومت 20، 30 و 40 مگاپاسکال و 1، 5/1 و 2 درصد الیاف طبقه بندی می شوند. وزن نمونه ها قبل از ضربه و بعد از ضربه ثبت می شود. در آزمایش ضربه، نمونه ها تحت اثر سقوط آزاد دو وزنه 7/46 کیلوگرم و 8/66 کیلوگرم در ارتفاع 6/1 متری قرار می گیرند. برای محصورشدگی نمونه ها از یک لایه دورپیچ  GFRP و با زاویه 90 درجه استفاده شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد برای نمونه های با مقاومت 20، 30 و 40 مگاپاسکال، بدون دورپیچ، با 1 و 5/1 درصد الیاف به ترتیب 33، 25 و 20 درصد، با 2 درصد الیاف به ترتیب 66، 50، 40 درصد افزایش تعداد ضربه نسبت به نمونه بدون الیاف مشاهده می شود. برای نمونه های با مقاومت 20، 30 و 40 مگاپاسکال با دورپیچ، بدون الیاف، به ترتیب 500، 400 و 340 درصد و برای 1 درصد الیاف 530، 425 و 360 درصد و برای 5/1 درصد الیاف 566، 450 و 360 درصد و  برای 2 درصد الیاف 600، 475 و 400 درصد، افزایش در تعداد ضربه مشاهده می شود.

    کلیدواژگان: الیاف، محصورشدگی، GFRP، سقوط آزاد، ضربه، مقاومت فشاری، ماکروسنتتیک
  • مهدی قاسمیه*، سید علی نجومی صفحات 218-234
    دراین تحقیق مدلسازی و ارزیابی عددی استفاده از آلیاژ های جدید هوشمند در سازه های دیوار برشی بتنی به روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور دو دیوار برشی بتنی 5 طبقه که یکی از آنها بدون بازشو و دیگری داریای بازشو است در نرم افزار آباکوس مدل سازی می شود. در این دیوارها آرماتورهای حافظه دار شکلی و فولاد با درصدهای مختلف جایگذاری شد. سپس نتایج حاصل از تحلیل رفتار لرزه ای پس از نصب اعضای ساخته شده از آلیاژهای حافظه دار شکلی در دیوار برشی بتنی مسلح دارای بازشو و تیرهای پیوند رابط ارایه گردیده و با پاسخ سازه های دیوار برشی مرجع مقایسه شده است. در دیوار برشی مرجع هیچ آرماتور حافظه دار شکلی وجود ندارد و همه آرماتورهای آن از فولاد است. از جمله تحلیل های بکار رفته در این بررسی، تاریخچه زمانی به روش اجزا محدود است. با استفاده از این نوع تحلیل و مقایسه رفتاری بین دیوار برشی مرجع و دیوار برشی با بکارگیری آلیاژهای حافظه دار شکلی، بهبود رفتار لرزه ای و کاهش چشمگیر تغییرشکلهای نهایی و ماندگار در سازه دیوار برشی با آلیاژ حافظه دار شکلی مشخص می گردد. در تحلیل های استاتیکی در یک بارگذاری رفت و برگشتی نیز نتایجی مشابه مشاهده شد که حاکی از حذف تغییر شکل ماندگار توسط این آلیاژها بود.
    کلیدواژگان: آلیاژهای حافظه دار شکلی، شکل پذیری، دیوار برشی بتنی، روش های جذب انرژی، روش اجزاء محدود
|
  • Masood Mofid, AmirReza Tabkhi Wayghan * Pages 5-15

    Concrete columns were previously only reinforced with steel reinforcements. Nowadays, with the introduction of FRP rebar, these reinforcements are used in concrete elements as a proper replacement for steel reinforcements, especially in corrosive environments such as marine environments. But the use of this type of reinforcement in columns of concrete structures faces uncertainties, so that the various international codes do not take into account the effect of this type of rebar, or they do not allow them. Due to the elastic behavior of FRP reinforcements and their high ultimate strain as compared to the ultimate strain of concrete, these rebar are generally not contributed to concrete in concrete columns. In this study, using mathematical equations and parametric study as well as finite element software, the contribution of FRP reinforcements has been investigated and it has been shown that neglecting FRP reinforcement in some cases can lead to very conservative results in terms of capacity. The type of FRP reinforcement and the percentage of longitudinal reinforcement have the greatest impact on the contribution of these reinforcement to the compressive strength of the column so that this increase can form up to one quarter of the compressive capacity of the column.

    Keywords: FRP Rebar, Rectangular concrete column, FRP rebar contribution
  • Vahab Sarfarazi *, Hadi Haeri, Seyed Iman Mousavi Mirsalari Pages 16-30
    The discontinuities are formed in different levels of concrete as a result of various curing processes. There are only few cases where cause and location of failure of a concrete structure are limited to a single discontinuity. Usually several discontinuities of limited size interact and eventually form a combined shear plane where failure takes place. So, besides the discontinuities themselves, the regions between adjacent discontinuities, which consist of strong concrete and are called concrete bridges, are of utmost importance for the shear strength of the compound failure plane. Also, the coalescence of non-persistent joints is important factors in controlling the mechanical behavior of brittle rocks and can be caused concrete failure in slopes, foundations and tunnels. Therefore, a comprehensive study on the shear behavior of non-persistent joint can provide a good understanding of both local and general concrete instabilities, leading to an improved design for concrete engineering projects. From last decade, direct shear test have been used to study shear behavior of echelon joint. Whereas, only one horizontal shear failure surface can be formed within the shear box therefore, it’s not possible to perform shear test on the echelon non-persistent joint. This paper introduces the modified shear box so the shear test can be performed on the both of the overlapped and non-overlapped echelon joint.
    Keywords: Modified direct shear box, overlapped, non-overlapped echelon joint, Concrete Bridge
  • Pegah Aghabozorgi *, Alireza Khaloo Pages 31-45

    Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars with significant resistance against the corrosion lead to an improvement in the performance of concrete structures and a significant reduction in costs. High ratio of tensile strength to weight, being non-conductive, and non-magnetic are other features of them. Recent international design standards, such as ACI 440.1R-15 do not recommend including FRP reinforcement in compression and replace them by concrete in calculations. In this study, due to the prediction of the effect of the GFRP compression bars on the flexural strength and ductility of GFRP reinforced concrete beams, the thirteen concrete specimens were modeled using finite element software, ABAQUS. Concrete elastoplastic behavior after the peak was defined using the concrete damaged plasticity model in software. Experimental data from previous studies were used as a criterion for numerical investigations and the model results were validated using numerical modeling. The results demonstrated that the displacement-force graphs, obtained from numerical analysis, were in good agreement with the respective curves obtained from the laboratory analysis. According to the numerical evaluation, GFRP reinforced concrete beams included higher flexural strength, i.e., the average flexural strength of steel-reinforced concrete beam was about 90% of the GFRP reinforced concrete beam. Also, the ductility of GFRP concrete beam specimens was greater than that for the steel beam specimen. Increasing the percentage of GFRP compression reinforcement resulted in higher energy absorption and ultimately higher ductility of the GFRP concrete beams. The numerical results indicated that GFRP compression reinforcement does not significantly increase the flexural strength of beams.

    Keywords: GFRP, ABAQUS, beams, Flexural Strength, Concrete damaged plasticity
  • Hesam Madani, MohammadHossein Anjomshoa, Mostafaa Afzali, Homa Haghighi * Pages 46-69

    Various tests are carried out in order to control the concrete quality. One of the most important of these is the concrete compressive strength test. So as to do this test, concrete samples are taken by the quality-control laboratories of the concrete production companies. Different metal, composite and plastic molds exist for sampling concrete that each, of which has unique advantages and disadvantages. In this study, we investigate the effect of concrete sampling molds’ quality and material on the compressive strength and distortion of concrete samples. Finally, based on the accomplished studies, it is found that samples with metal molds compared with other samples have highest compressive strength and lowest distortion. It also observed that the lowest value of compressive strength and the highest value of distortion are related to the samples with composite molds.

    Keywords: Concrete, Compressive strength, Sampling, Mold
  • Mohammadhossein Zolfagharzadeh, Reza Farokhzad * Pages 70-91

    One of the most important issues that is of great importance in self-compacting concrete is the rheological properties of self-compacting concrete, however mechanical properties and durability also riquire significarlt considerations. The objective is to determine the maximum amount of fiber, where the workability of concrete is maintined. In this research 10 mix designs have been studied, in which one mix is considered as control and the rest contain 0.1, 0.15, 0.2 fiber percentages of steel, glass and polypropylene. The results on rheology behavior shows, when the percentage of fibers increase, the concrete efficiency decrease, and the yield stresses dynamic and static, plastic viscosity and Thixotropy increase and as a result it will reduce the rheological properties. In mixes with 0.2% polypropylene and glass fibers the minimum standard values for self-compacting concrete is reached whereas for more of fiber peruntage the self-compacting state is violated.

    Keywords: Self-Compacting Concrete, Fiber, Rheological properties, RHEOMETER
  • AmirAli Shahmansouri, Habib Akbarzadeh Bengar *, Saeed Ghanbari Pages 92-117

    With regard to the adverse environmental impacts of cement production, the use of geopolymer concrete (GPC) can be considered as a more environmentally friendly approach for concreting. This study deals with an experimental investigation on the effects of partial replacement of the GGBS (replaced with 5, 10, 15, 20, 25, and 30%) used in GPC with natural zeolite (NZ) and silica fume (SF) simultaneously with different concentration (4, 6 and 8 M) of sodium hydroxide (NaOH) together with sodium silicate (water glass) solution on the compressive strength. Results indicate that increasing concentration of NaOH yields decreases the compressive strength of the concrete. In contrast, adding NZ and SF into concrete results in increasing the compressive strength. In addition, gene expression programming (GEP) was employed to develop mathematical models for predicting the compressive strength of GPC based on GGBS. Using the experimental results, an extensive and reliable database of compressive strength of GGBS-based GPC was obtained. The database comprises the compressive strength results of 351 specimens produced from 117 different mixtures. The five most influential parameters i.e., age of specimens, NaOH solution concentration, NZ, SF and GGBS content of GPC, were considered as the input parameters for modeling. The results reflected that the proposed models are accurate and possess a high prediction capability. The findings of this study can enhance the re-use of GGBS for the development of GPC leading to environmental protection and monetary benefits.
    1- Ground Granulated Blast- Furnance Slag

    Keywords: Geopolymer concrete, Pozzolan, Compressive strength, strength prediction, Gene expression programming
  • Reza Ghaemi, Alireza Rahmati, Alireza Maghsadi * Pages 118-140
    Polymer modified concrete (PMC) have been called by various names, such as latex modified concrete (LMC). LMC is defined as hydraulic cement combined at the time of mixing with organic polymers that are dispersed in water with aggregates. The improvements from adding polymer modifiers to concrete include increased bond strength, freezing-and-thawing resistance, abrasion resistance, flexural and tensile strengths, and reduced permeability and elastic modulus. A reduced elastic modulus might be useful considering the application of LMC as a bridge-deck overlay or repair surface. Concrete overlays have higher durability and life time compare to asphalt overlays. In this article the applications of concrete pavements and LMC overlays are discussed. Due to the fact that LMC overlays have not been used in any road construction projects in Iran, research needed to be done in order to produce the styrene butadiene latex used in LMC. The research and development group at Chimisazeh Armani successfully produced the SBR latex and placed a sample in Tehran-North High way project by following the guidelines given by ACI and FHWA. The result proved that LMC is a great choice as an bridge deck overlay.
    Keywords: Latex modified concrete, LMC, concrete pavement, Roller compacted concrete, Durability
  • Shayan Fakhrian *, Hamid Behbahani, Shayan Mashhadi Pages 141-164
    In this paper, a detailed analytic solution of the 1-D heat equation is presented to determine the distribution of temperature within a steel section integrated into a concrete slab, known as composite slim-floor beams (CoSFB). At first, the previous studies about the thermo-mechanical behavior of the slim-floor beams in the scale of experimental campaigns and numerical modeling have been investigated. Then, an analytical method, function of space and time, is suggested to determine the temperature distribution within the SFB section. Therefore, a steel section integrated into a concrete slab which is subjected to a time-dependent heat flux according to the standard fire curve will be examined. The proposed method is an analytical solution of the general form of the heat equation for transient conduction that simplified in order to calculate the load bearing resistance of SFB. This non-homogeneous differential equation is solved by applying the method of variation of parameters, setting up a homogenous problem and applying the separation of variables to get the homogeneous system. Hence, according to the results of FE modeling, the method has been based on assumptions to retain the accuracy of the calculations as well as to reduce the complications in the analytical method. At last, the results of the simplified analytical solution are compared with the numerical simulation, which confirms the logical process. Contrary to numerical methods, the newly proposed method can pragmatically be solved the heat equation with the moving boundary.
    Keywords: Steel-concrete composite, Slim-floor beams, Fire resistance, Heat Equation, analytical method
  • Mahdi Moradi *, Sayed MohammadBagher Saraf Zadeh Pages 165-182

    Deep beam have large depth/thickness ratio compared to conventional beams. In deep beams, the bending strain distribution through the depth of transverse sections of beam considerably deviates from the linear distribution. So their behavior is different with ordinary beams and are designed based on shear strength. The design of deep beams, due to their widespread use, is a crucial issue in structural engineering. So far, numerous studies have been done to determine the shear strength relations or models for deep beams. One widely used approach to determine shear strength of is the strut-and-tie method, which is employed by the American Concrete Association (ACI). However, It has been a long time since the Iranian Concrete Code (ICC), regardless of this research, uses a direct relation for the design of deep beams. In this research, methods and relations provided by other researchers along with the ICC method for deep beam design have been evaluated based on 240 experimental specimens. Moreover, a new equation for predicting the shear strength of RC deep beams using the genetic programming (GP) method is presented. Some input and output data should be used for feeding GP and equations producing. This equation was only based on primary specifications of RC deep beams and compared with other methods presented in the literature. In addition, the effect of different parameters on shear strength of RC deep beams were investigated. The results of this study showed that the proposed equation had acceptable accuracy compared to the experimental results and other equations presented in the literature. The proposed equation predicts the experimental results with an average error of 6%. Comparison of the results of the of ICC method in the design of deep beams with ACI method results showed that design in accordance with the ACI method resulted in a 27% lower error.

    Keywords: reinforced concrete, Deep beam, Genetic programming, Shear strength
  • Abbas Borhani, Behrouz Mohebimoghaddam *, Somayeh Karimian Pages 183-199
    The foundation is usually assumed to be rigid, in the design of buildings and the impact of soil type on the flexibility of the foundation is not directly applied in simulations. However, considering the interaction between soil and structure can affect the structure's response. On the other hand, shear walls are widely used in concrete buildings today. When these walls are affected by severe earthquakes, elevation and oscillating movements can be seen at the base of these systems. As a result, the foundations of these systems are lifted from the ground under certain conditions. In this study, the support conditions of columns and shear walls in concrete RC buildings with dual shear wall-frame were investigated. For this purpose, at first, an 8-storey concrete building with a dual RC shear wall-frame system was analyzed and designed in accordance with the national building regulations of Iran using SAP2000 software. In the next step, the outer frame of the structure was simulated using finite element method and ABAQUS software under two different boundary conditions. In the first case, the effect of the foundation was evaluated as rigid and in the second case, the effect of the foundation was evaluated with the possibility of lifting (creating a rocking motion). In order to consider the possibility of lifting the foundation and local-nonlinearity of the soil (creating a rocking motion) springs depending on the type of soil were defined with Bowles stiffness values. The variables include the type of boundary conditions, the strength of the concrete (C21, C40, and C60) and the type of soil (Clay, loose sand and dense sand). The results showed that considering the possibility of lifting the structure by a rocking motion depends on the characteristics of the soil under the foundation, so that the type of soil can play a role in stress, lateral displacement and base shear of the structure. Also, in frames where the boundary conditions of the column and shear walls were considered to be flexible, the change in soil type caused the maximum stress changes of the frame to reach about 60%.
    Keywords: Rocking motion, seismic behavior, Soil-structure interaction, Finite element method, Rc shear wall
  • Ali Kheyroddin, Mehdi Vahidpour *, Morteza Binesh Pages 200-217

    In this paper, the effects of concrete compressive strength, macro synthetic fibers named MEX-200 and its percentage, and also confinement of concrete cylinders on impact due to free fall of weights to specified mass is investigated in laboratory and the level of concrete destruction is studied. The number of specimens tested is 54 cylindrical specimens classified with 20, 30 and 40 MPa strength and 1, 1.5 and 2% fibers. Specimen weights are recorded before and after impact. In the impact test, the specimens were affected by two weights of 46.7 kg and 66.8 kg with 1.6 meters height. One layer of GFRP with a 90 degree angle was used to confine the specimens. Experimental results show that specimens with 20, 30 and 40 MPa strength without GFRP wrap, with 1 and 1.5% fibers, 33%, 25% and 20% respectively, and with 2% fibers, 66%, 50% and 40% increase the number of impact compared to specimens without fibers . For specimens with 20, 30 and 40 MPa with GFRP wrap, for without fibers, 500%, 400% and 340%, and for 1% fibers, 530%, 425% and 360%, and for 1.5% fiber, 566%, 450% and 360%, and for 2% fiber, 600%, 475% and 400% increase in the number of impacts is observed.

    Keywords: Fiber, Confinement, GFRP, Free fall, Impact, Compressive strength, macro synthetic
  • Mehdi Ghassemieh *, Seyed Ali Nojoomi Pages 218-234
    In this research, numerical modeling and evaluation of the using new smart alloys in concrete shear wall structures is investigated via finite element method. For this purpose, two 5-story concrete shear walls, one of which is without opening and the other is with openings, are modeled in Abaqus software. In these shear walls, steel and shape memory reinforcement with different percentages were installed in these walls. Then, the results of seismic behavior analysis after installing members made of shaped-memory alloys in reinforced concrete shear wall with interface joint beams are presented. The obtained results are compared with the response of shear wall structures without these members. There are no shape memory bars in the reference shear wall and all its reinforcement is made of steel. The finite element method is a technique which widely used in this field of study. Utilizing this type of analysis and comparing the behavior between single shear wall and shear wall by using shaped-memory alloys, improving seismic behavior and dramatically reducing final and lasting deformation in shear wall structure with shape memory alloy are monitored. In static loading, similar results were observed, indicating the elimination of permanent deformation by these alloys
    Keywords: Shaped-Memory Alloy, Ductility, concrete shear wall, Energy Absorption Methods, Finite element method