فهرست مطالب

مصالح و سازه های بتنی - سال ششم شماره 2 (پیاپی 12، پاییز و زمستان 1400)

نشریه مصالح و سازه های بتنی
سال ششم شماره 2 (پیاپی 12، پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/15
  • تعداد عناوین: 13
|
  • ملیحه رجبی، محمدکاظم شربتدار* صفحات 5-28

    پل های نامنظم به دلیل اختلاف ارتفاع پایه ها، زاویه دار بودن عرشه با کوله و یا قوسی بودن عرشه تحت تحریکات ناشی از زلزله رفتار پیچیده دینامیکی دارند که موجب می شود میزان و نوع آسیب ناشی از زلزله در آنها متفاوت باشد و دو پارامتر زاویه قوس و ارتفاع پایه ها از عوامل بسیار مهم در تحلیل لرزه ای پل های قوسی هستند. در این مقاله اثر زاویه قوس در پلان بر آسیب پذیری لرزه ای پل های بتن آرمه بررسی شده و 8 پل با زوایای قوس متفاوت در نرم افزار CSi Bridge طراحی و مدل سازی شدند و سپس با اعمال 8 شتاب نگاشت همپایه شده مختلف تحلیل دینامیکی غیرخطی صورت گرفت و میزان دوران مفصل خمیری، برش پایه و جابجایی عرشه در دو جهت طولی و عرضی بدست آمدند. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش زاویه قوس از صفر به 105 درجه، میزان دوران مفصل خمیری ستون ها تا 16 درصد افزایش یافت. ضمنا پل مستقیم و پل های قوسی تا زاویه قوس 75 درجه در سطح عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه قرار گرفتند اما پل های با زاویه قوس 90 و 105 درجه، در سطح عملکرد ایمنی جانی قرار داشتند. میزان برش پایه در پل های دارای قوس در پلان نیز از مقادیر مربوطه در پل مستقیم بالاتر بود و بیشترین برش پایه در پل با زاویه 75 درجه به میزان 33 درصد افزایش بیش از پل مستقیم بود.

    کلیدواژگان: پل بتن قوسی، آسیب لرزه ای، تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی، زاویه، نرم افزار CSi Bridge
  • حامد بیدار، اشکان خدابنده لو* صفحات 29-48

    در این مقاله رفتار و عملکرد لرزه ای سازه های بلند با سیستم سازه ای لوله در لوله به عنوان یکی از سیستم های باربر جانبی با هسته بتنی دارای بازشو در دیافراگم مورد مطالعه قرار می گیرد. به منظور بررسی تاثیر سیستم لوله در لوله با هسته مرکزی بر رفتار لرزه ای سازه بلند، مدل سازه ای در دو حالت با لوله داخلی و بدون در نظر گرفتن لوله داخلی مورد ارزیابی قرار می گیرد. جهت بررسی رفتار لرزه ای مدل سازه ای از سه روش تحلیل استاتیکی معادل، تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی و تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش اور) استفاده می شود. همچنین از یک مدل سازه ای 25 طبقه با سیستم لوله در لوله با هسته بتنی استفاده می شود به طوری که این مدل سازه ای در طبقات آخر دارای بازشو در دیافراگم می باشد. نتایج بدست آمده از مطالعات صورت گرفته نشان می دهد که استفاده از هسته بتنی به عنوان لوله مرکزی موجب کاهش محسوسی در جابجایی جانبی و دریفت طبقات می شود. همچنین نتایج بدست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش اور) نشان می دهد که با استفاده از هسته بتنی مرکزی، ظرفیت نهایی سازه و شکل پذیری سازه افزایش چشم گیری پیدا می کند. نتایج بدست آمده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی نشان می دهند که برای این سیستم سازه ای روش استاتیکی غیرخطی از دقت خوبی در محاسبه حداکثر تغییرمکان سازه برخوردار می باشد.

    کلیدواژگان: سازه های بلند، سیستم لوله در لوله، تحلیل تاریخچه زمانی، تحلیل پوش اور، پاسخ های لرزه ای سازه
  • علی ذوالقدری، بابک احمدی*، بابک فروتن مهر صفحات 49-62

    در این پژوهش به منظور بررسی تاثیرعواملی چون مقدارهوای بتن، نوع و ترکیب پوزولان مصرفی و نسبت آب به مواد سیمانی روی مقاومت الکتریکی بتن، 19 مخلوط مختلف شامل 11 مخلوط بتن هوادار، 3 مخلوط ملات با کارایی بالا، و 5 مخلوط بتن خودتراکم ساخته شد. این مخلوط ها با ترکیبات مختلف جایگزینی بین 30 تا 60 درصدی پوزولان به جای سیمان مصرفی و در نسبت آب به مواد سیمانی 28/0 تا 34/0 ساخته شدند. پوزولان های مصرفی شامل زیولیت، پومیس، ولاستونیت و سرباره بودند. آزمایش مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی در سنین مختلف عمل آوری روی آزمونه های استوانه ای 200*100 میلی متر انجام گرفت و ارتباط این دو آزمایش با هم بررسی شد. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که مقاومت الکتریکی و درنتیجه دوام بتن به نسبت آب به مواد سیمانی مخلوط، نوع و ترکیب پوزولان مصرفی، مقدار مواد سیمانی مصرفی و مقدار هوای بتن ارتباط دارد. در بین پارامتر های تاثیر گذار روی مقاومت الکتریکی بتن، نسبت آب به مواد سیمانی، مقدار سیمان و پوزولان مصرفی، اثر بیشتری از سایر عوامل بررسی شده داشتند. در این بین، ترکیبات سرباره و زیولیت بیشترین اثر و ترکیبات سرباره و ولاستونیت کمترین تاثیر را در بهبود نتایج مقاومت الکتریکی داشتند. نتیجه ی حاصل از آنالیز رگرسیونی نشان داد که صرف نظر از نوع پوزولان مصرفی، نسبت آب به مواد سیمان و همچنین مقدار هوای بتن، ارتباط معناداری بین نتایج مقاومت الکتریکی حجمی و سطحی در سنین مختلف عمل آوری وجود دارد.

    کلیدواژگان: مقاومت الکتریکی سطحی، مقاومت الکتریکی حجمی، پومیس، ولاستونیت، زئولیت
  • محسن احمدی، مهدی نعمت زاده* صفحات 63-78

    ستون های بتنی مسلح شده با فولاد SRC به دلیل مزایای فراوانی که دارند، استفاده از آنها در سال های اخیر رواج زیادی پیدا کرده است. در این تحقیق، به جهت بررسی رفتار ستون های SRC با هسته فولادی صلیبی، شاخص شکل پذیری و عوامل موثر بر آن مورد بررسی قرار گرفته و همچنین با محاسبه روابط لازم بر اساس روش توزیع تنش پلاستیک، روشی ساده و کاربردی برای طراحی این ستون ها ارایه گردید. بر همین اساس، یک مدل المان محدود به کمک نرم افزار آباکوس به جهت مطالعه عددی ایجاد شد که با نتایج مدل آزمایشگاهی اعتبارسنجی گردید. در مجموع 16 ستون با هسته فولادی صلیبی برای مطالعه عددی تحلیل گردیدند که متغیرهایی از قبیل درصد هسته فولادی، مقاومت فشاری بتن، نسبت فاصله میلگردهای عرضی، نسبت لاغری و نسبت برون محوری نیرو بر شاخص شکل پذیری این ستون ها مورد بحث و ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده این مطلب بوده که با افزایش نسبت برون محوری، ظرفیت باربری کاهش ولی شاخص شکل پذیری به دلیل تغییر رفتار از حالت فشاری به خمشی افزایش می یابد به طوری که با افزایش نسبت برون محوری از 1/0 به 4/0 ظرفیت باربری به مقدار 1/59% کاهش یافته ولی شاخص شکل پذیری 2/28% افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ستون مرکب، SRC، مدل عددی، شاخص شکل پذیری، ظرفیت باربری، بار خارج از مرکز
  • آرمان ابراهیمیان، علیرضا مرتضایی* صفحات 80-103

    استفاده از الیاف در بتن سبب کاهش قابل توجه تردی و شکنندگی بتن شده و بتن حاصله از همگنی بالایی برخوردار خواهد بود. از آنجایی که برای تعیین خصوصیات مکانیکی بتن از نمونه گیری های مختلفی در سراسر دنیا استفاده می شود، در این تحقیق 160 نمونه بتن الیافی شامل 64 نمونه مکعبی برای آزمایش مقاومت فشاری، 64 نمونه استوانه ای برای آزمایشات مقاومت فشاری و کششی و 32 نمونه تیر برای آزمایش مقاومت خمشی مورد آزمایش و بررسی قرار گرفتند. همچنین در این پژوهش 4 رده ی بتن مورد آزمایش قرار گرفتند که از هر رده بتن و هر ابعاد 4 نمونه ساخته شد که 1 نمونه بدون الیاف (به عنوان نمونه مبنا) و 3 نمونه با الیاف فولادی دو انتها قلاب (5/0درصد حجم بتن مصرفی) بود. نتایج نشان داد که مقاومت خمشی، کششی و فشاری بتن با حضور الیاف افزایش یافته و ضرایب تبدیل مقاومت جدیدی برای نمونه های حاوی الیاف ارایه گردید.

    کلیدواژگان: اثر اندازه، الیاف فولادی، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، ضریب تبدیل
  • سید عباس حسینی* صفحات 104-114

    خوردگی میلگردها یکی از مهمترین عوامل کاهش مقاومت و انهدام سازه های بتنی در طی زمان بهره برداری از سازه می باشد. برای پیش بینی رفتار سازه های بتنی که در محیط های خورنده قرار دارند از مدل های مختلف عمر که مبتنی بر تجربیات آزمایشگاهی و یا تحلیل های عددی هستند استفاده می شود. از مهمترین مدل های مورد نظر در سازه های بتنی، مدل هایی هستند که زمان رخداد ترک ها در قطعه بتنی را به واسطه خوردگی میلگرد ارایه می دهند. این مدل ها، به دلیل تاثیر عوامل محیطی و همچنین وجود عدم قطعیت های فراوان در رفتار بتن دارای خطاهایی می باشند. یکی از الزامات مبحث نهم مقررات ملی ساختمان برای در نظر گرفتن شرایط محیطی، اعمال حداقل ضخامت پوشش بتن روی میلگردها است. در این پژوهش، اثر ضخامت پوشش بتنی روی میلگردها، قطر میلگردها و همچنین اثر شدت خوردگی میلگرد از طریق اعمال مقادیر مختلف چگالی جریان خوردگی بر نتایج بدست آمده از مهمترین مدل های موجود برای پیش بینی رخداد ترک بررسی شده است. اثر عدم قطعیت از طریق اعمال ضرایب تغییرات در پارامترها اعمال شده است. نتایج بیانگر اثر عدم قطعیت مقدار چگالی جریان خوردگی در مقدار میانگین زمان آغاز ترک خوردگی است به طوریکه با افزایش ضریب تغییرات این متغیر، زمان پیش بینی شده برای رخداد ترک در جهت عدم اطمینان افزایش پیدا می کند. نتایج همچنین نشان داد در صورت انتخاب بیشینه نسبت پوشش بتن به قطر میلگرد در هر شرایط محیطی می توان زمان رخداد ترک را تقریبا تا چهار برابر به تاخیر انداخت.

    کلیدواژگان: خوردگی میلگرد، ترک، زمان رخداد ترک، شرایط محیطی
  • علی قربانی* صفحات 115-131

    بتن های خود تراکم با توجه به مزایای آن ها روز به روز در حال توسعه می باشند. در این بین بتن های توانمند نیز به دلیل ویژگی های مناسب مورد توجه محقین قرار گرفته اند. در این مقاله با استفاده از یک تحقیق آزمایشگاهی، مطالعه جامعی بر روی خصوصیات مکانیکی و کارایی بتن توانمند الیافی خود تراکم صورت گرفته است. در قالب این مقاله 9 طرح اختلاط ساخته شد. آزمایش های مقاومت فشاری، کششی، خمشی در بخش خصوصیات مکانیکی بر روی نمونه ها انجام شد. در بخش کارایی، آزمایش حلقه J انجام شد و همچنین آزمایش تعیین سرعت امواج آلتراسونیک به منظور بررسی کیفیت ساخت نمونه ها انجام شد. مطابق با نتایج به دست آمده تاثیر الیاف بر مقاومت کششی و خمشی به مراتب بیشتر از مقاومت فشاری بود. از طرفی افزودن الیاف تاثیرات منفی بر روی کارایی و سرعت امواج داشت. در نهایت نیز روابطی به منظور محاسبه مقاومت کششی و خمشی نمونه ها بر حسب مقاومت فشاری ارایه شد.

    کلیدواژگان: مقاومت فشاری، مقاومت کششی، بتن خود تراکم، کارایی
  • سبا نائیج*، زهرا علی پور بالفروش، علیرضا رحمتی، رهام افغانی خراسکانی صفحات 132-145

    امروزه کاربرد قطعات بتنی تزیینی به عنوان جایگزینی برای سنگ طبیعی در نازک کاری ساختمان، امری متداول است. بتن گرافیکی یکی از انواع بتن تزیینی از نوع سنگ دانه نمایان است. باتوجه به اینکه تا این زمان در مراجع داخلی هیچ پژوهشی در راستای تولید بتن گرافیکی در کشور وجود نداشته است، هدف این تحقیق بومی سازی و ساده سازی روش تولید قطعات پیش ساخته بتن گرافیکی برای اولین بار در ایران میباشد. در این تحقیق نمونه هایی با مقادیر 435 و 500 کیلوگرم برمترمکعب سیمان پرتلند نوع 2 با نسبت آب به سیمان 40/0 و 45/0 با استفاده از ماسه طبیعی گردگوشه به عنوان سنگدانه و همچنین استفاده از افزودنی فوق روان کننده با مقدار مصرف 35/0 درصد و افزودنی هوازا با دوز مصرف 20/0 درصد تولید شده است. نمونه های ساخته شده مطابق الزامات استاندارد ملی 12038 (سنگ بتنی معماری) مورد سنجش بصری و آزمون های مقاومت فشاری و جذب آب در 28 روز قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نمونه ها با نسبت آب به سیمان 40/0 بدون استفاده از فوق روان کننده و هوازا به دلیل کارپذیری بسیار پایین مخلوط، تراکم پذیری و شکل پذیری در شرایط مناسبی قرار ندارد. همچنین کارپذیری پایین علاوه بر برهم ریختن طرح های چاپی، موجب ایجاد حفره های فراوان در سطح بتن پس از خروج از قالب شده که از لحاظ بصری مردود است. افزودنی هوازا نیز علی رغم تاثیرات مثبت بر کارپذیری، ویسکوزیته پلاستیک و معیارهای بصری موجب کاهش 30 تا 35 درصدی مقاومت فشاری و افزایش جذب آب شده که استفاده از آن توصیه نمی شود. در نهایت نمونه ها با مقدار سیمان 500 کیلوگرم بر مترمکعب با نسبت آب به سیمان 40/0 و 45/0 که با استفاده از فوق روان کننده تولید شدند، با اسلامپ 80 و 130 میلی متر و مقاومت فشاری 28 روزه 6/54 و 5/52 مگاپاسکال و جذب آب %25/3 و %50/3 ضمن برآورده کردن تمامی الزامات برای ساخت قطعات تزیینی بتن گرافیکی مناسب می باشند.

    کلیدواژگان: بتن گرافیکی، بتن تزیینی معماری، بومی سازی، مقاومت فشاری، جذب آب
  • مهسا نقبائی، میثم بیات* صفحات 146-162

    در راستای رسیدن به محیط زیستی سالم و بدون آلاینده هایی همچون گازهای گلخانه ای و همچنین حل مشکل کم آبی و کاهش آب های زیر زمینی و در جهت استفاده از فرآورده های جانبی تولید شده در زمان فرآوری مصالحی همچون آلیاژهای آهن، فولاد و مس و... از بتن قلیا فعال با پایه سرباره در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود. بتن متخلخل دارای مزایای اقتصادی و محیط زیستی همچون جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر به هنگام بارندگی و افزایش ذخایر آبهای زیرزمینی و مواردی دیگر است. بتن قلیا فعال با پایه سرباره از طریق فعال سازی پوزولان های طبیعی و پسماندهای صنعتی حاوی سیلیکات سدیم با محلول های سیلیکات قلیایی و هیدروکسید قلیایی عمل آوری می شوند. در این پژوهش نحوه عملکرد بتن متخلخل سرباره ای قلیا فعال با مقادیر متفاوت مولاریته سدیم هیدروکسید و نسبت ترکیب های متفاوت سدیم هیدروکسید به سدیم سیلیکات که همراه با سرباره کوره بلند آهنگدازی به دست آمده است از لحاظ خواص مکانیکی مورد بررسی قرار می دهد بدین صورت که میزان مقاومت فشاری، خمشی و نفوذپذیری نمونه ها آزمایش قرار گرفت. آزمایش ها بر روی 9 سری نمونه با سه غلظت 8، 12و 16 مولار محلول هیدروکسید سدیم و سه نسبت ترکیبی سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم 1، 2و 3 در سنین 7، 14 و 28 روزه انجام گرفت. بررسی نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که این نوع بتن مقاومت اولیه خوبی کسب کرده است. مقاومت فشاری این بتن در سن 14 روزگی و مقاومت خمشی آن در سن 7 روزگی به 75 درصد از مقاومت 28 روزگی خود رسیده است که دستیابی به این میزان در این سن قابل توجه است. با افزایش مقادیر مولاریته و نسبت ترکیب سدیم سیلیکات به سدیم هیدرکسید این بتن با افزایش مقاومت فشاری و خمشی همراه شده است به گونه ای که با افزایش نسبت سدیم سیلیکات به سدیم هیدروکسید مقادیر سبب 20 تا 25 درصد افزایش در میزان مقاومت فشاری و 9 تا 13 درصد افزایش در میزان مقاومت خمشی شده است. این در حالیست که افزایش این مقاومت ها با کاهش میزان نفوذپذیری آب در بتن متخلخل سرباره ای قلیا فعال همراه است که این کاهش برابر با 20تا 30 درصد کاهش در میزان نفوذپذیری است.

    کلیدواژگان: بتن متخلخل، قلیا فعال، سرباره کوره آهنگدازی، سدیم هیدروکسید، سدیم سیلیکات
  • محمدرضا کیایی جمالی، علیرضا مردوخ پور* صفحات 163-188

    با توجه به نقش مهم و حیاتی سدها در صنعت و اقتصاد کشورها و فاجعه آمیز بودن شکست احتمالی آنها بررسی ایمنی این سازه های عظیم از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. لذا در تحقیق حاضر که موضوع آن بررسی اثر تزریق ناقص درزهای انقباض بر روی سدهای بتنی دو قوسی کارون 4 به عنوان مورد مطالعاتی بوده است. برای تحلیل عددی سد کارون 4 از نرم افزار المان محدود6.12 ABAQUS استفاده گردید.در این تحقیق سه مدل عددی مدلسازی و مورد تحلیل قرار گرفت بطوریکه در مدل خطی ، بدنه سد به صورت کاملا یکپارچه و همگن بوده است و در دو مدل غیرخطی ، درزهای انقباضی موجود در بدنه سد با دو نوع متفاوت و پرکاربرد درنظرگرفته شده است . نتایج نشان داد که عدم تزریق درز باعث افزایش قابل توجه تنش های حداکثر اصلی در بالادست سد شده است به طوریکه قسمت اعظمی از بالادست سد که در ابتدا به فشار کار می کرد به کشش افتاده است. تنش های کششی در تکیه گاه بالادست و تاج پایین دست سد نیز افزایش یافته است. از طرفی میزان تنش های فشاری عمودی بین سطوح تماس در صورت عدم تزریق درز به مقدار قابل توجهی افزایش یافته است که این تنش ها در مجاورت تراز قطع تزریق تقریبا به دو برابر اولیه افزایش پیدا کرده است بطوریکه تنش ها در بین بلوکهای صفر و یک که حداکثر آن در تزریق کامل برابر با 13/5 مگاپاسگال می باشد با عدم تزریق به 3/11 مگاپاسگال در این نقطه افزایش پیدا کرده است . نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت درز و در صورت عدم تزریق درز بر مقادیر تنش های حداکثر اصلی، تنش-های حداقل اصلی، جابجایی های سد و نیروی فشاری عمودی بین سطوح تماس به مقدار قابل توجهی افزوده می شود. همچنین مدل کردن درزها در تحلیل غیرخطی باعث افزایش جابجایی هایی سد به میزان 6 میلی متر در مدل درز بدون کلید برشی و به میزان 3 میلی-متر در مدل درز با کلید برشی نسبت به تحلیل خطی شده است. بطور کلی می توان بیان کرد که عدم تزریق درز در سطوح فوقانی سد، در صورتی که ارتفاع تزریقات ناقص و همچنین ضخامت سطوح درز کم باشد ایمنی سد تحت بارهای استاتیکی زیاد تحت تاثیر قرار نمیگیرد ولی زمانی که ارتفاع این تزریقات ناقص و همچنین میزان فاصله بلوکهای مجاور افزایش یابد ممکن است ایمنی سد در برابر بارهای استاتیکی به خطر بیافتد. بنابراین لازم است، در تزریق درزهای انقباضی سدهای بتنی قوسی دقت کافی به عمل آید.

    کلیدواژگان: عدم تزریق، ضخامت درز، تنش، سد بتنی قوسی، درز انقباضی
  • رضا ناظران، علی همتی*، حسن حاجی کاظمی صفحات 189-211

    نگاهی به خسارت های ناشی از زلزله های گذشته نشان می دهد که درصد بالایی از ساختمان های بتن آرمه که تاکنون در کشور ساخته شده اند در برابر زلزله مقاوم نیستند و یا مقاومت کافی و قابل قبولی ندارند. از این رو ضرورت تقویت این ساختمان ها برای مقابله با نیروهای جانبی و با روش مقاوم سازی قابل اعتماد، سریع و آسان احساس می شود. در این مقاله 9 قاب بتن آرمه مورد آزمایش قرار گرفتند و از میراگر تسلیمی فلزی برای بهسازی لرزه ای قاب های بتنی خمشی استفاده شده است. میراگر تسلیمی مورد نظر از نوع میراگر TADAS* می باشد که با استفاده از مهاربند فلزی به قاب بتنی متصل شده است. مهاربند فلزی از نوع همگرا است که بین میراگر و تیر بتنی متصل شده است. همچنین در این مقاله سه مهاربند همگرا نیز در سازه قرار داده شده تا تاثیر آن بر مقاومت و رفتار سازه بررسی گردد. در سازه با میراگر TADAS مقدار مقاومت، بیش تر از قاب بتنی بدون میراگر بود و میزان خسارت وارد شده نسبت به قاب بدون میراگر، کمتر ثبت گردید. این قاب ها تحت بارگذاری چرخه ای جابجایی قرار گرفته و مشخصات آن ها شامل مقاومت، ترک خوردگی بررسی شد. با اضافه کردن مهاربند فولادی به قاب بتنی، مقاومت نمونه به مقدار 48% نسبت به نمونه شاهد و با اضافه کردن میراگر تسلیمی به قاب بتنی، مقاومت نمونه ها حدود 28% نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت.

    کلیدواژگان: قاب خمشی بتنی آرمه، میراگر تسلیمی، میراگر TADAS، بارگذاری چرخه ای، مقاومت
  • علیرضا خالو*، حسام سلطانی، هاتف عبدوس صفحات 212-229

    در این مطالعه به بررسی تحلیلی رفتار دال های بتنی مسلح به آرماتورهای فولادی و مقاوم سازی شده با ورقه های FRP تحت بارگذاری ضربه ناشی از سقوط وزنه پرداخته شده است. با استفاده از تیوری صفحات ارتوتروپیک، رابطه حاکم بر مقادیر جابه جایی هر نقطه دلخواه از یک دال بتنی با شرایط تکیه گاهی ساده تعیین و سپس مقادیر حاصل از مطالعات تحلیلی با نتایج مطالعات آزمایشگاهی مقایسه شده که با خطای حداکثر 7 درصدی در تخمین مقادیر جابه جایی، موید دقت بالای رابطه تحلیلی پیشنهادی است. همچنین، تاثیر استفاده از لایه های FRP و نیز درصد آرماتورهای فشاری بر بهبود عملکرد دینامیکی دال ها تحت بارگذاری ضربه بررسی شده است. نتایج مطالعات پارامتریک نشان می دهد که افزایش تعداد لایه های GFRP تا 7 لایه در سطح تحتانی دال های بررسی شده می تواند منجر به کاهش 33 درصدی مقادیر جابه جایی شود. همچنین، با افزایش درصد آرماتورهای فشاری به میزان آرماتورهای کششی موجود در مقطع، برای دال های تک آرمه و نیز دال تقویت شده با لایه سراسری از ورقه GFRP به ترتیب کاهش 30 و 23 درصدی مقادیر جابه جایی را به همراه داشته است.

    کلیدواژگان: دال بتن آرمه، مطالعه تحلیلی، صفحات ارتوتروپیک، بارگذاری ضربه، ورقه های FRP
  • علی اکبر کفاش بازاری*، مهدی چینی صفحات 230-244

    روش های رایج کنترل گیرش، سخت شدگی، روند کسب مقاومت بتن، آزمایش های تعیین زمان گیرش ملات ISIRI 392 و بتن ISIRI 6046 و تعیین مقاومت فشاری بتن ISIRI 3206 می باشد. به نظر می رسد این روش های فیزیکی و مکانیکی با چارچوب عملی معین و قراردادی، بطور کامل رفتار بتن و روند تغییرات حالات فازها طی فرآیند هیدراته شدن را نمایش نمی دهد؛ لیکن با روش کنترل مقاومت الکتریکی بتن، امکان این پایش میسر می باشد. از این رو در این مطالعه به این موضوع بطور بومی پرداخته شد و یک عملیات آزمایشگاهی گسترده طراحی گردید. در مرحله اول 11 نمونه سیمان تهیه شدند که مقادیر فازهای آنها تنوع داشتند، اما به واسطه سیمان سازی آزمایشگاهی، نرمی و دانه بندی آنها شرایط تقریبا یکسانی داشت. آنالیز فیزیکی و شیمیایی نمونه های سیمان صورت گرفت. در مرحله بعد 22 مخلوط بتنی با 11 نمونه سیمان تهیه گردید، بطوریکه 11 مخلوط با عنوان شاهد (فاقد افزودنی) و 11 مخلوط با مقدار ثابت افزودنی فوق روان کننده (بر پایه پلی کربوکسیلات) بودند. بر روی مخلوط های بتنی آزمایش های تعیین مقاومت فشاری بتن سخت شده 7، 28 و 90 روزه انجام شد. همچنین آزمایش تعیین مقاومت الکتریکی انجام شد که از زمان تماس سیمان با آب تا 31 روز بعد بطور مرتب قرایت ها صورت گرفت. نتایج حاصله، نشان داد که حداقل سه قله 8، 16 و 23 روز در منحنی مقاومت الکتریکی طی مرور زمان آزمایش دیده می شود. تقریبا در همه نمونه ها مقاومت الکتریکی تا حدود 3 ساعت کاهش یافته است که زمان گیرش بتن را نشان می دهد. بر اساس نتایج این مطالعه، روابطی ارایه شد.

    کلیدواژگان: مقاومت الکتریکی، سیمان، بتن، افزودنی
|
  • Malihe Rajabi, MohammadKazem Sharbatdar * Pages 5-28

    Irregular bridges are bridges that have a complicated dynamic behavior due to differences in the height of the columns, the angularity of the deck with an abutment or the horizontally curved bridges under earthquake, which caused the magnitude and type of damage by the earthquake in them is different. Two parameters of the arc angle and the height of the bases are important factors in the seismic analysis of horizontally curved bridges. In this paper, the effect of the arc angle on the seismic vulnerability of horizontally curved reinforced concrete bridges was studied. For this purpose, 8 bridges with different arc angles (0, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 degrees) were designed and simulated in CSiBridge software and then were analyzed as nonlinear dynamic with 8 different earthquake records named Northridge, Loma perieta, Landesr, Kocaeli, Imperial valley and Cape mendocino. The effect of the arc angles on performance parameters such as the amount of rotation of plastic hinge, base shear and deck displacement in two directions of longitudinal and transverse directions were investigated. The results showed that by increasing the arc angle from zero to 105 degree, the amount of rotation of plastic hinges of the columns were increased by 16% compared to the straight bridge. And also the results showed that the performance level of straight bridges and arch bridges up to an angle of 75 degrees was categorized in the immediate occupancy level (IO), but the bridges with angles of 90 and 105 degree were categorized at the life safety level (LS). Also, the study of the effect of the arc angle on the base shear indicated that the maximum base shear was obtained at 75 degree with a 33% increase compared to the straight bridge.

    Keywords: Arc Concrete Bridge, Seismic damage, Dynamic time history analysis, angle, CSi Bridge Software
  • Hamed Bidar, Ashkan Khodabandehlou * Pages 29-48

    In this paper, the seismic behavior of reinforced concrete (RC) high-rise buildings with frame-core tube systems as one of the lateral bearing systems are studied. In order to investigate the effect of the core tube system on the seismic behavior of the high-rise building, the structural model is evaluated in two cases with the inner core tube and without the inner core tube. Three methods of equivalent static analysis, dynamic nonlinear time history analysis and nonlinear static analysis (push-over analysis) are used. Also, a 25-story high-rise building with a frame-core tube system having voids in the last floors is implemented. The results showed that the use of RC core as a central tube significantly reduces the lateral displacement and drift of floors. Also, the results obtained from the nonlinear static analysis indicated that using the central RC core, the ultimate capacity of the building as well as the ductility of the building increase significantly. Finally, the results obtained from the nonlinear time history showed that the nonlinear static analysis have good accuracy in calculating the maximum displacement of the structure.

    Keywords: High-rise building, Frame-Core Tube System, time history analysis, Push-Over Analysis, Seismic response
  • Ali Zolghadri, Babak Ahmadi *, Babak Froutan Mehr Pages 49-62

    In this study, 19 different mixtures, including 11 air-entrained mixtures, three flowable mortar mixtures, and five self-consolidating concrete mixtures were fabricated to investigate the effect of different factors, including air content, type and composition of pozzolans, and water to binder ratio(w/b) on electrical resistivity. These mixtures were made by substituting between 30-60% of cement weight by pozzolanic materials with 0.28 to 0.34 w/b ratios. The pozzolanic materials included zeolite, pumice, wollastonite, and slag. Electrical Surface and bulk resistivity tests were performed at different ages on 100 mm x 200 mm cylindrical specimens, and the relationship between the test results was investigated. The results of the study indicated that the electrical resistivity is related to the water to binder ratio, type and composition of pozzolans used, replacement level of pozzolanic materials, and entrained air amount. Among these factors, the w/b ratio and the replacement level of pozzolan used had a greater effect on the electrical resistivity of concrete. The combination of slag and zeolite had the greatest effect, and the combination of slag and wollastonite had the least effect on the development of electrical resistivity results in the mixtures. The result of regression analysis showed that there is a strong correlation between the results of bulk and surface resistivity of concrete at different ages.

    Keywords: bulk resistivity, surface resistivity, Pumice, Wollastonite, Zeolite
  • Mohsen Ahmadi, Mahdi Nematzadeh * Pages 63-78

    Steel reinforced concrete (SRC) columns have become very popular in recent years due to their many advantages. In this study, to investigate the behavior of SRC columns with a cruciform steel section at their core, the ductility index and factors affecting it were investigated. Also, by calculating the necessary equations based on the plastic stress distribution method, a simple and practical method for designing these columns was provided. Accordingly, a finite element model was created using ABAQUS software for numerical study and was then validated with the results of a previous experimental study. A total of 16 columns with cruciform steel cores were analyzed for the present study. The effect of variables such as steel core percentage, concrete compressive strength, stirrup spacing, slenderness ratio, and load eccentricity ratio on the ductility index of these columns was discussed. The results showed that with increasing the eccentricity ratio, the bearing capacity decreases but the ductility index increases due to the change in behavior from compressive to flexural, such that as the eccentricity ratio increased from 0.1 to 0.4, the bearing capacity decreased by 59.1% but the ductility index increased by 28.2%.

    Keywords: Composite Column, SRC, Concrete confinement, Load-bearing capacity, Eccentric loading
  • Arman Ebrahimian, Alireza Mortezaei * Pages 80-103

    Nowadays, concrete is known as one of the most used building materials in the world. Being economical, the availability of constituents, good resistance under the fire and atmospheric factors, the ability to fit in shapes and molds, and also the high compressive strength are factors that have made public acceptance in the use of concrete as a building material. The use of fiber in concrete has increased dramatically over the last few decades. The use of fiber in concrete causes the concrete to become flexible to a considerable extent and the resulting concrete is highly homogeneous. Since the concrete specimens are used worldwide to determine the mechanical properties of concrete, in this study, 160 samples of fiber concrete containing 64 cube samples with dimensions of 5×5×5, 10×10×10, 15×15×15, 20×20×20 cm for testing of compressive strength, 64 cylindrical cylinders with dimensions (diameter × height) of 15 × 30 and 10 × 20 cm for compressive strength and tensile strength tests and 32 samples of beam with dimensions of 10×45×10 and 15×60 ×15 were used for flexural strength testing. Furthermore, in this study, 4 concrete ranges of 20MPa, 25MPa, 30MPa and 35MPa were tested. Of each concrete grade and each dimension, four samples were made; one of which was non-fibrous (as the base sample) and three samples with fibers. The steel fibers used were two-end hooks of 3.5 cm in length and 0.8 mm in thickness, with 0.5% of the volume of concrete used. The results showed that the flexural strength, tensile and compression strength of the concrete increased with the presence of fibers and some new conversion factors were proposed for the fiber-containing specimens.

    Keywords: size effect, Steel Fiber, Compression strength, tensile strength, Flexural Strength, conversion factor
  • Seyed Abbas Hosseini * Pages 104-114

    Reinforcement corrosion is one of the most important factors in reducing the strength and destruction of concrete structures during the lifetime of the structure. Various service life prediction models based on laboratory experiments or numerical analysis are used to predict the behavior of concrete structures in aggressive environments. Models that predict the time to cover cracking induced by corrosion are among the most important service life model in concrete structures. These models have some errors due to the influence of environmental factors and also the existence of uncertainties in the concrete properties. In this study, the effect of environmental conditions that are usually applied in regulations by increasing the thickness of the concrete cover was investigated on existing models. In addition to the concrete cover, the effect of other environmental parameters such as corrosion intensity was also investigated. The effect of uncertainty is applied by applying coefficients of variation to the parameters. The results show the effect of uncertainty of the amount of corrosion current density on the average value of crack initiation time so that by increasing the coefficient of variation of this variable, the predicted time for the occurrence of crack increases. this overestimated time is not conservative. The results also revealed that if the maximum ratio of concrete cover to rebar diameter (c/D) is selected in any environmental conditions, the crack initiation time can be delayed approximately 4.3 times.

    Keywords: Reinforcement corrosion, Crack, crack initiation time, Environmental Condition
  • Ali Ghorbani * Pages 115-131

    Using self-compacting concrete is being developed due to its advantages. Also, the high-performance concrete has attracted a lot of researcher attention because of its special characteristics. In this research, a comprehensive experimental investigation is performed on the mechanical and flowability of high-performance self-compacting concrete. In this article, nine mix compositions were cast and tested. In mechanical properties part, the compressive strength test, splitting tensile strength and flexural strength test were done on the specimens. In the durability and flowability part, J-Ring and ultra-sonic pulse velocity (UPV) tests were conducted on the specimens. According to the results, the effects of fiber on tensile and flexural strength was significantly more than the compressive strength. On the other hand, the addition of fibers had negative effects on the workability and UPV results. Finally, to calculate the tensile and flexural strength of specimens versus compressive strength, the relationships were proposed.

    Keywords: Compressive strength, tensile strength, Self-Compacting Concrete, Flowability
  • Saba Naeej *, Zahra Alipour Balfroush, Alireza Rahmati, Roham Afghani Khoraskani Pages 132-145

    Nowadays, it is a common idea to use decorative concrete panels as an alternative to natural stone. Graphic concrete is one of the different types of decorative concrete using the exposed-aggregate method. Considering that there has been no research for graphic concrete production in Iran so far, the aim of this research is to localize and simplify the method for the first time. For this purpose, concrete samples with 435 kg/m3 and 500 kg /m3 Portland cement and water to cement ratio of 0.40 and 0.45 have been produced using natural sand as aggregate. Also, superplasticizer with dosage of 0.35 % and air-entraining admixture with dosage of 0.02% have been used. Concrete specimens were tested in terms of visual criteria, compressive strengths and water absorption in 28 days in accordance with the requirements of Iran National Standard 12038. The results showed that samples with the water to cement ratio of 0.40, which were produced without using of superplasticizer and air-entraining admixture, due to low workability of the mixture, are not in good condition in terms of compressibility. Also low workability, in addition to disrupting the designs printed on the membrane, causes many holes on the concrete surface after leaving the mold, which is visually rejected. Despite the positive effects of air entraining admixture on workability, plastic viscosity and visual criteria, this type of admixture reduces the compressive strength by 30 to 35% and increases water absorption, which is not recommended. Finally, mixture design with 500 kg/m3 of cement, water to cement ratio of 0.40 and 0.45, which were produced using superplasticizer with 28-day compressive strength of 54.6 and 52.5 MPa and Water absorption of 3.25% and 3.50% while meeting all requirements are suitable for production of graphic concrete decorative panels.

    Keywords: Graphic concrete, Architectural decorative concrete, Localization, Compressive strength, water absorption
  • Mahsa Noghabaei, Meysam Bayat * Pages 146-162

    Alkali-activated concretes with slag base as new materials could be used to achieve a healthy environment without pollutants such as greenhouse gases and to solve the problems of water shortage and groundwater resources and use by-products produced during the processing of materials such as iron, steel and copper alloys for construction projects. On the other hand, porous concretes have economic and environmental potentials such as preventing flooding, increasing groundwater reserves, decreasing the flow of surface water. Slag-based alkaliactivated concretes have been synthesized by natural pozzolans and industrial wastes such as sodium silicate with alkaline silicate and alkali hydroxide solutions. In the current study, the performance of alkali-activated porous concrete with the different amounts of sodium hydroxide molarity and the ratio of sodium hydroxide to sodium silicate has been investigated in terms of mechanical properties such as compressive strength. The flexibility and permeability of the specimens were also investigated. The tests have been performed on 9 series of samples with three values of 8, 12 and 16 Molar of sodium hydroxide and three ratios of sodium silicate to sodium hydroxide 1, 2 and 3 under curing times of 7, 14 and 28 days. The test results show that the alkali-activated porous concrete indicated a higher initial strength compared to conventional porous concretes. The compressive strength at curing time of 14 days and flexural strength at curing time of 7 days were about 75% of its strength at curing time of 28 days which is significant. The compressive and flexural strengths have been increased with the increasing of molarity and the ratio of sodium silicate to sodium hydroxide about 20 to 25% and 9 to 13%, respectively. However, the permeability decreases with the increasing of molarity of sodium hydroxide solution or the ratio of sodium silicate to sodium hydroxide.

    Keywords: Porous concrete, Activated alkali, Iron furnace slag, Sodium Hydroxide, Sodium silicate
  • Mohammadreza Kiaei Jamali, Alireza Mardookhpour * Pages 163-188

    Considering the important and vital role of dams in the industry and economy of countries and the catastrophic nature of their possible failure, the safety of these huge structures is of special importance. Arched, Karun 4 double arched concrete dam has been selected as a case study. ABAQUS 6.12 finite element software was used for numerical analysis of Karun 4 dam. In this research, three numerical models were modeled and analyzed so that in the linear model, the dam body was completely integrated and homogeneous, and in two nonlinear models, the contraction joints in the dam body with two different and widely used types were considered. The results show that the lack of injection of the joint has caused a significant increase in the maximum stresses upstream of the dam so that most of the upstream of the dam, which was initially working under pressure, has been stretched. Tensile stresses in the upstream support and downstream canopy of the dam have also increased. On the other hand, the amount of vertical compressive stresses between the contact surfaces in the absence of seam injection has increased significantly that these stresses in the vicinity of the injection stop level has almost doubled to the original level. Blocks zero and one, the maximum of which in full injection is 13.5 MPa, has increased to 11.3 MPa at this point without injection. The results show that by increasing the joint thickness and if the joint is not injected, the values of maximum stresses, minimum stresses, barrier displacements and vertical compressive force between the contact surfaces are significantly increased.

    Keywords: No Injection, Joint Thickness, Stress, Arched concrete Dam, Shrinkage joint
  • Reza Nazeran, Ali Hemmati *, Hasan Haji Kazemi Pages 189-211

    A review of the damages caused by previous earthquakes shows that a significant number of the structures constructed in the country are neither earthquake-resistant nor have enough strength. Consequently, reliable, fast, and easy retrofitting methods are needed to improve these structures to withstand lateral forces. In the present study, 9 concrete frames were tested, and yielding steel dampers have been used for the seismic rehabilitation of the concrete moment-resisting frames. TADAS (Triangular-plate Added Damping and Stiffness) dampers are attached to the concrete frame using steel braces. The dampers and concrete beams are connected with concentric steel braces. Moreover, three concentric braces have been installed to investigate the influence of the braces on the strength and behavior of the structure. Compared to the moment-resisting frame, the structure that used TADAS dampers exhibited greater strength and recorded fewer damages. Cyclic displacement loading was applied to these frames, and their characteristics, including strength and crack, were investigated. In comparison with the control frame, the steel braces and yield dampers increased the structural strength of the concrete frames by 48% and 28%, respectively.

    Keywords: Reinforced concrete frame, yielding Damper, TADAS, Cycle loading, Resistance
  • Alireza Khaloo *, Hesam Soltani, Hatef Abdoos Pages 212-229

    This study aims to analytically investigate the impact response of FRP-retrofitted RC slabs. In this regard, based on the orthotropic plate theories, an applicable formulation is derived to assess the displacement of simply supported RC slabs due to the applied impact loading induced by dropping an impactor. The results have then been compared with the experimental data available in the literature. The proposed analytical formulation is proved to be reliable and efficacious to an extent that the displacement can be attained up to seven percent error. The effect of number of FRP layers and compressive reinforcement ratio have also been examined on the impact response of FRP-retrofitted RC slabs. The results indicate that adding 7 layers of GFRP strips to the bottom face of the RC slabs can attenuate the displacement values up to 33 percent. Moreover, the effect of compressive reinforcements on improving the impact response of RC slabs was estimated to be 30 and 23 percent, respectively, for RC slabs being examined.

    Keywords: RC slabs, Analytical investigation, Orthotropic plates, Impact loading, FRP layers
  • AliAkbar Kafash Bazari *, Mehdi Chini Pages 230-244

    Common methods of controlling setting, hardness, process of strength concrete are tests for determining the setting time of mortar (ISIRI 392) and concrete (ISIRI 6046) and determining the compressive strength of concrete (ISIRI 3206). Since these physical and mechanical methods do not fully reflect the behavior of concrete and also it is time and money consuming, application of electrical resistance of concrete has been investigated. Therefore, in this study, an extensive laboratory operation was designed. In the first stage, 11 samples of cement were prepared, the phases of which varied, but due to laboratory cementation, their fineness and grading were almost the same. Physical and chemical analysis of cement samples were performed. In the next step, 22 concrete mixtures with 11 cement samples were prepared, so that 11 mixtures with the title of control (without additives) and 11 mixtures with constant dosage of commercial super plasticizer (based on poly carboxylate). Compressive strength tests has been performed at ages of 7, 28 and 90 days. Also, an electrical resistance test was performed, which was performed regularly from the time of cement contact with water until 31 days later. The results showed that at least three peaks of 8, 16 and 23 days in the electrical resistance curve are seen along the test time. In almost all samples, the electrical resistance is reduced to about 3 hours, which indicates the setting time of the concrete. Based on the results of this study, formula was presented

    Keywords: Electrical resistance, cement, Concrete, additives