فهرست مطالب

مصالح و سازه های بتنی - سال هفتم شماره 1 (پیاپی 13، بهار و تابستان 1401)

نشریه مصالح و سازه های بتنی
سال هفتم شماره 1 (پیاپی 13، بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/06
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محسن عموزاده عمرانی*، علی حسن نژاد، وحید شهبازی صفحات 5-22
    یکی از مسایل مهم حال حاضر جهان در صنعت ساخت و ساز، مساله بازیافت است. امروزه استفاده از انواع مختلف بتن در پروژه های عمرانی، امری متداول است. یکی از انواع این بتن ها بتن غلتکی می باشد، که دارای مزایایی از قبیل اجرای سریع و آسان، هزینه های کمتر اجرا و مقاومت در شرایط آب و هوایی گرم و تحت بارگذاری سنگین است. این بتن در ساخت روسازی های راه و انواع سازه های حجیم قابل استفاده می باشد. در این پژوهش به بررسی تاثیر جایگزینی مصالح خرده آسفالت بازیافتی به عنوان مصالح درشت دانه و سرباره فولاد به عنوان مصالح ریزدانه با درصدهای متفاوت بر مشخصات مکانیکی بتن غلتکی پرداخته شده است. نمونه ها پس از طرح اختلاط، به مدت 7 و 28 روز عمل آوری شدند. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که با افزایش جایگزینی مصالح خرده آسفالتی و سرباره فولاد در نمونه های بتن غلتکی، مقاومت فشاری به صورت قابل ملاحظه ای کاهش یافته است؛ به طوری که مقاومت فشاری در نمونه حاوی صد در صد مصالح بازیافتی و سرباره، تقریبا یک سوم مقاومت فشاری نمونه شاهد شده است؛ اما، در مقاومت کششی و خمشی این آهنگ کاهش، کندتر شده است. همچنین، تنها نمونه حاوی 25% مصالح خرده آسفالتی و سرباره، حداقل مقاومت فشاری لازم را مطابق با استانداردهای مربوطه داراست؛ در حالی که مقاومت کششی و خمشی 28 روزه در نمونه های حاوی 25%، 50% و 75% مصالح خرده آسفالتی و سرباره، بالاتر از مقادیر مجاز مطابق با استانداردها می باشد. نتایج آزمایش چقرمگی نشان داد که با افزایش مصالح خرده آسفالتی و سرباره فولاد، مقدار بار حداکثر کاهش یافت؛ ولی با توجه به افزایش انعطاف پذیری مخلوطهای بتن غلتکی، قابلیت جذب انرژی و به تبع آن چقرمگی افزایش یافت.
    کلیدواژگان: بتن غلتکی، خرده آسفالت، سرباره فولاد، روسازی بتنی
  • فاطمه طالعی، محمدکاظم شربتدار* صفحات 23-45

    بسیاری از سازه های بتنی به دلایل متفاوتی مانند اختلاف تراز طبقات یا دوبلکسی به سازه ها ضوابط آیین نامه های جدید را ارضا نکرده و یا در آیین نامه مبهم می باشد و مقاوم سازی، بهسازی لرزه ای چنین سازه هایی با روش های مختلف من جمله استفاده از پوشش الیافی پلیمری مسلح FRP لازم است . در این مقاله رفتار لرزه ای ساختما ن های بتن آرمه معمولی و دوبلکسی تقویت نشده و تقویت شده با CFRP با انجام آنالیزهای غیرخطی بر روی 50 سازه 3، 5، 10 و 15 طبقه با تعداد دهانه های 1 الی 5 بررسی می شود و پارامترهای مختلفی مانند حداکثر جابه جایی سازه، دریفت، نیروی برشی وارد بر طبقات، پارامترهای نقطه ی عملکرد و منحنی ظرفیت سازه ها بدست آمدند و نهایتا اثر تقویت و دوبلکسی شدن سازه و اثر افزایش ارتفاع و تعداد دهانه ها بر روی سطح عملکرد لرزه ای و پارامترهای متفاوت بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که، محصورسازی تیر و ستون سازه ی بتن آرمه با CFRP سطح زیر منحنی پوش آور را که بیانگر مقدار انرژی مستهلک شده توسط سازه است، افزایش داده، از طرفی سختی و شیب اولیه سازه تقویت شده 5/1 الی 5/2 برابر بالاتر از سازه اصلی بود. بطور کلی سازه 5 طبقه رفتار بهتری را از نظر بیشترین سختی و کمترین جابجایی نشان داده، و سازه 15 طبقه مطلوب ترین عملکرد را به لحاظ جذب انرژی نسبت به سایر سازه ها دارا می باشد. با مقایسه منحنی ظرفیت سازه های دوبلکسی و منظم می توان گفت بیشترین سختی اولیه و کمترین تغییرمکان جانبی متعلق به مدل دوبلکسی است.

    کلیدواژگان: سازه های بتن آرمه، تقویت با CFRP، سازه ی دوبلکسی، سطح عملکرد، منحنی ظرفیت
  • کیانوش صمیمی*، مهیار پاکان، یحیی سینایی صفحات 46-59

    افزایش جمعیت و توسعه فضای شهری از یک سو و از سوی دیگر گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی سبب ایجاد بحران های هیدرولوژیکی در نواحی شهری شده است. سیلاب های فصلی فراوان در سراسر دنیا و از طرفی معضل کمبود منابع آب شهری در برخی از فصول، سالانه خسارات زیادی را برای بسیاری از کشورها به همراه دارد. به دنبال وقوع سیلاب های متعدد و کمبود منابع، پژوهشگران چینی در سال 2014 مفهوم جدید شهرهای اسفنجی را به منظور حرکت در راستای توسعه پایدار، ارایه نمودند. پیشبرد برنامه ایجاد شهرهای اسفنجی به دلیل در بر گرفتن مقیاسی گسترده از مناطق و همچنین به دلیل نیاز به هماهنگی ها و مجوزهای فراوان در سطح کشور، بر عهده ارگان های دولتی خواهد بود. بتن متخلخل به عنوان فناوری نوین در توسعه فضاهای شهری به منظور کنترل رواناب های شهری در سال های اخیر در بسیاری از کشورهای پیشرفته تحت عنوان شهرهای اسفنجی مورد توجه بوده است. در گذشته این فناوری با چالش های فنی به مانند مقاومت مکانیکی محدود، دوام، گرفتگی درون حفره همراه بود که البته با توسعه فناوری مشکلات مرتفع گردید. این فناوری در کنار سایر اجزای تشکیل شهرهای اسفنجی مفهومی جدیدی از توسعه پایدار را معرفی می‎ کند. در حال حاضر چالش های فراوانی در رسیدن به این مفهوم وجود دارد که اصلی ترین آن عدم وجود مدلی جامع و یکپارچه، با توجه به وجود ویژگی های اقلیمی و نیازهای متفاوت در مناطق مختلف یک کشور می باشد. این مطالعه به معرفی اجزای شهر اسفنجی پرداخته و با بررسی مطالعات گذشته، چالش های تحقق این مفهوم مورد بررسی قرار می دهد.

    کلیدواژگان: توسعه پایدار، رواناب، زهکشی، شهر اسفنجی، مدیریت منابع آب
  • رسول شادنیا*، مهسا ذره پرورشجاع، امین کاظمی بیدختی صفحات 60-75
    در سال های اخیر استفاده از نانوذرات برای بهبود خواص بتن چشم انداز جدیدی را در تکنولوژی بتن ایجاد کرده است. نانولوله های کربنی به دلیل خواص مکانیکی و پایداری شیمیایی عالی یکی از امیدوارکننده ترین نانومواد موجود برای بهبود عملکرد بتن و سیمان است. با توجه به تمایل نانولوله ها به جمع شدگی و آب گریز بودن آنها، توزیع و پراکندگی مناسب نانولوله های کربنی در بتن در رسیدن بتن ساخته شده به خواص مکانیکی مطلوب بسیار موثر خواهد بود. بنابراین در این پژوهش با استفاده از اصلاح سطحی و از طریق پیوند کووالانسی، نانولوله های کربنی آب دوست شدند. برای دوام و پایداری نانولوله های کربنی در آب، از انواع سورفکتانت های سی تب (CTAB)، سدیم دودسیل سولفات (SDS)، پلی اتیلن گلایکول (PEG) و پلی کربوکسیلات (PCE) استفاده شد. نتایج حاصل از آزمایش های طیف سنجی مریی فرابنفش (UV-vis) و آزمایش های مقاومت فشاری انجام شده بر روی بتن نشان داد که ترکیب سورفکتانت‎های PEG و PCE، باعث پراکندگی مطلوب نانولوله های کربنی شده به طوریکه با ماتریس سیمان سازگار می باشد و منجر به بهبود خواص مکانیکی بتن می‎گردد. نتایج آزمایشگاهی حاکی از آن است که مقاومت فشاری 14،7 و 28 روزه نمونه‎های بتن حاوی 0.015% (وزن سیمان) نانولوله کربن با سورفکتانت PEG و PCE، به ترتیب برابر با 3.1 ، 7.4 و 14.14 درصد نسبت به نمونه مرجع افزایش یافتند؛ درحالی که در نمونه‎های بتن حاوی نانولوله کربن و سورفکتانت CTAB ، به علت ناسازگار بودن CTAB با سیمان و پایداری پایین پراکندگی نانولوله‎های کربن با CTAB شاهد کاهش مقاومت فشاری 7 ، 14 و 28 روزه بتن (نسبت به نمونه مرجع) به ترتیب برابر با 5.6% ، 17% و 9% بوده‎ایم.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، سورفکتانت، پراکندگی، بتن
  • محمدحسین منصورقناعی*، مرتضی بیک لریان، علیرضا مردوخ پور صفحات 76-89
    امروزه، بکارگیری از نانو مواد در علوم مختلف چشم انداز گسترده ای پیدا کرده است. در این راستا، افزودنی هایی در مقیاس نانو در صنعت بتن با هدف بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن، مورد توجه محققان قرار گرفته دارد. در تهیه بتن ژیوپلیمری، مصالحی حاوی مواد آلومینوسیلیکاتی فراوان با محلول قلیایی ترکیب می شوند. در این پژوهش آزمایشگاهی به ساخت یک طرح اختلاط از بتن شاهد حاوی سیمان پرتلند پرداخته شد. سپس بتن ژیوپلیمر سرباره ای در سه طرح اختلاط حاوی 0، 4 و 8 درصد نانوسیلیس ساخته شد (در مجموع 4 طرح اختلاط). در ادامه، آزمون تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی (SEM) در سن عمل آوری 90 روزه و آزمون های نفوذپذیری آب، مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته در سن عمل آوری 7 و 28 روزه در دمای اتاق، بر روی نمونه های بتنی انجام شد. نتایج آزمایشگاهی حاکی از این موضوع است که افزایش سن عمل آوری بتن، موجب بهبود نتایج مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته و نفوذپذیری آب شده است. در آزمون های نفوذپذیری آب، مدول الاستیسیته و مقاومت فشاری، افزودن 8 درصد نانوسیلیس به ترکیب بتن ژیوپلیمری، به ترتیب موجب بهبود 26، 13 و 19 درصدی نتایج نسبت به طرح بتن ژیوپلیمری فاقد نانوسیلیس در سن 28 روزه پس از عمل آوری گردید.
    کلیدواژگان: بتن ژئوپلیمری، سرباره کوره آهنگدازی، نانوسیلیس، خواص مکانیکی، دوام بتن
  • بیژن آزاد*، امیرحسین بازایی صفحات 90-111

    با توجه به افزایش هزینه ها و مخاطرات زیست محیطی در سیستم راهسازی بوسیله قیر و آسفالت، ضرورت دارد تا دستگاه های دولتی و پیمانکاران فعال به سمت یافتن روش های بهینه، سوق داده شوند. راهسازی در کلان شهرها باید حداقل آلودگی و خطرات زیست محیطی، تسریع در زمان بهره برداری و کاهش اخلال در نظم ترافیک شهری به همراه داشته باشند. در این تحقیق با رویکرد امکان سنجی و مقایسه ساخت راهسازی با سیستم بتن غلتکی و قیر-آسفالت در شهر شیراز بررسی انجام گرفته است. این مقایسه شامل مدت زمان و هزینه ساخت و بهسازی راه آسفالتی و بتن غلتکی با نرم افزار MSProject2016 برای یک معبر به عرض 12 متر و طول 1000 متر مفروض گردیده است. مبنای طراحی این مسیر نشریه 354 راهسازی و نیز مبنای متره برآورد فهرست بها راه، باند، فرودگاه 1399 و با فرض دسترسی به نزدیک ترین معادن و منابع شهر شیراز انتخاب شده است. در ادامه به بررسی 25 طرح اختلاط مربوط به ساخت بتن غلتکی به استناد از سایر مراجع معتبر جهت بررسی شاخص مقاومت/هزینه برای ساخت یک متر مکعب بتن غلتکی اقدام گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از سیستم بتن غلتکی تا 24 درصد ارزان تر و نیز مدت زمان ساخت آن تا 38 درصد سریع تر از نمونه آسفالتی می باشد.

    کلیدواژگان: راهسازی، بتن غلتکی، برآورد زمان، برآورد هزینه، راه آسفالتی، معابر شیراز
  • بابک احمدی*، سعید خالوئی صفحات 112-130
    استفاده از پودر شیشه با حجم زیاد به عنوان جایگزین سیمان می تواند مزایای اقتصادی و محیط زیستی زیادی داشته باشد. در این تحقیق رفتار بتن های خودتراکم حاوی پودر شیشه (تا 180 کیلوگرم در مترمکعب) و خرده شیشه های ضایعاتی (تا 600 کیلوگرم در مترمکعب) مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور از آزمایش های روانی، پایداری و لزجت برای بتن خودتراکم تازه و از آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت الکتریکی، نفوذ تسریع شده یون کلرید و عکس های میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی بتن در حالت سخت شده استفاده شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که با جایگزینی وزنی سیمان با پودر شیشه تا 40 درصد، نتایج آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت الکتریکی و مقاومت در برابر نفوذ یون کلرید بهبود قابل توجهی پیدا می کند. همچنین، خرده شیشه های ضایعاتی می تواند تاثیر قابل توجهی بر خصوصیات بتن تازه خودتراکم داشته باشد و سبب افزایش مصرف فوق روان کننده، آب انداختگی، جداشدگی و لزجت بتن شود. در این تحقیق نشان داده شد که با استفاده ی همزمان از پودر شیشه و خرده شیشه های ضایعاتی تا یک سوم حجم بتن می توان به نتایج مطلوبی دست یافت.
    کلیدواژگان: بتن خودتراکم، پودر شیشه، خرده شیشه، شیشه ضایعاتی
  • دانیال قاسمی*، علیرضا باقری صفحات 131-146
    امروزه با پیشرفت صنعت ساخت وساز و اهمیت کاهش هزینه ها استفاده چندمنظوره از مصالح مصرفی موردتوجه سازندگان قرارگرفته است. بتن نمایان از این دسته مصالح می باشد که علاوه بر کاربرد سازه ای کاربرد معماری هم دارد. استفاده از بتن نمایان مستلزم به حداقل رساندن حفرات سطحی در بتن و دستیابی به کیفیت ظاهری مناسب آن می باشد. در این تحقیق تاثیر جنس رویه قالب شامل انواع فولادی و تخته لایه روکش دار و نوع ماده رهاساز قالب روی حفرات سطحی و همچنین میزان لکه گذاری بر سطح بتن، موردبررسی قرار گرفت. بررسی انجام شده نشانگر این است که عملکرد قالب تخته لایه روکش دار قدری بهتر از قالب فولادی است و منجر به حفرات سطحی کمتری می گردد. به لحاظ تاثیر نوع ماده رهاساز نتایج نشانگر این است که ماده رهاساز پایه معدنی، در مقادیر حداقل مصرف عملکرد بهتری به لحاظ حفرات سطحی در مقایسه با ماده پایه آلی دارد. لیکن در صورت اعمال این نوع ماده در مقادیر زیاد، منجر به لکه گذاری روی سطح بتن و کاهش کیفیت ظاهری آن می گردد. ماده پایه آلی مشکلی به لحاظ لکه گذاری حتی در مقادیر بالای مصرف ایجاد ننمود.
    کلیدواژگان: حفرات سطحی، مواد رهاساز قالب، جنس رویه قالب، توزیع ابعادی حفرات
  • یاسمن نجاری، حبیب اکبرزاده بنگر*، سیده مهدیه میراعلمی صفحات 147-162
    یکی از سیستم های باربر جانبی برای سازه های بتنی و فولادی، دیوارهای برشی فولادی هستند. این اعضا به دلیل مزایایی همچون، سختی زیاد، وزن کم، کاهش محدودیت معماری و... مورد توجه قرار گرفته است. دیوارهای برشی اگر در حالت نیمه پیوسته در سازه به کار روند، در دهانه مورد نظر بدون ایجاد حفره در خود دیوار برشی، امکان ایجاد بازشو در دهانه مورد نظر وجود دارد. در پژوهش حاضر تحقیقاتی عددی بر روی رفتار قاب های بتنی مجهز به دیوار برشی فولادی نیمه پیوسته به قاب انجام گرفت. در ابتدا مدل عددی با استفاده از نمونه آزمایشگاهی صحت سنجی شد. سپس با انجام 33 تحلیل استاتیکی غیرخطی، تاثیر عرض دیوار و ضخامت آن بر روی رفتار لرزه ای قاب های بتنی مورد بررسی قرار گرفت. به همین ترتیب عرض دیوار در 11 حالت از 10 تا 110 سانتی متر متغیر در نظر گرفته شد. همچنین ضخامت دیوار برشی نیز در 3 حالت به ترتیب 1، 2 و 3 میلی متر مورد بررسی قرار گرفت. خروجی های مورد بررسی قاب شامل اتلاف انرژی، سختی جانبی، مقاومت و شکل پذیری بود . برای محاسبه سختی دیوار برشی یک فرمول طبق تکنیک برازش منحنی بر اساس نتایج عددی ارایه شد که طبق آن می توان سختی دیوار را با استفاده از عرض و ضخامت آن با دقت خوبی تخمین زد. پس از مقایسه نتایج مشاهده شد زمانیکه عرض دیوار برشی در قاب به درستی انتخاب شود، علاوه بر افزایش سختی و مقاومت جانبی قاب، اتلاف انرژی و شکل پذیری قاب به ترتیب 7/2 و 7/1 برابر قاب تنها می شوند. برای انتخاب عرض مناسب دیوار برشی می توان مقدار آن را طوری در نظر گرفت که نسبت عرض دیوار برشی به عرض دهانه قاب برابر 38/0 باشد.
    کلیدواژگان: قاب بتنی، دیوار برشی فولادی، رفتار لرزه ای، تحلیل عددی، تحلیل استاتیکی غیرخطی
  • فریدون امیدی نسب* صفحات 163-180
    مخازن ذخیره مایعات به عنوان یکی از اجزای اصلی شریان های حیاتی بوده که در حین زلزله و حتی بعد از زلزله هم بایستی بتوانند به سرویس دهی خود ادامه دهند و سطح عملکردی قابلیت استفاده بی وقفه خود را حفظ نمایند. به همین دلیل ایمنی لرزه ای مخازن ذخیره مایعات از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده تا از تامین ذخیره آب مناطق زلزله زده و اطفای حریق اطمینان حاصل شود. مخازن مایعات صنعتی نیز ممکن است حاوی مایعات پرارزش و یا اشتغال پذیری باشند که نباید در حین زلزله محتویات خود را از دست بدهند. مخازن هوایی اغلب برای اهداف ذخیره آب استفاده می شوند و می توانند روی شفت های بتنی پیش تنیده، قاب های فلزی یا بتنی پیش تنیده یا پایه های مصالح بنایی قرار گیرند. اغلب استانداردهای طراحی از این نتیجه گیری استفاده کرده و عملکرد طراحی لرزه ای بالاتری برای مخازن در مقایسه با ساختمان های دیگر قایل شده اند. در این پژوهش طیف طرح ویرایش های اول تا چهارم استاندارد 2800 برای مخازن هوایی آب در چهار نوع خطر نسبی زلزله و چهار نوع خاک تعریف شده در استاندارد، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته و همجنین با شکل پذیرترین ساختمان موجود در استاندارد مربوطه مورد مقایسه قرار گرفته است. در استاندارد 2800 برای مخازن هوایی آب در ویرایش های اول تا سوم فقط یک ضریب رفتار ارایه شده ولی در ویرایش چهارم، دو ضریب رفتار لحاظ شده است. با بررسی مخازن و ساختمان های شکل-پذیر، نیروی طراحی لرزه ای آنها مورد مقایسه قرار گرفت و ضمن بررسی و مقایسه این نتایج، تفاوت ویرایش های مختلف استاندارد 2800 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در استاندارد 2800، در ویرایش های اول تا سوم استاندارد 2800، برای انواع خاک ها و مناطق با خطر نسبی زلزله مختلف، نیروی طراحی لرزه ای مخازن هوایی حدود 3 تا 7 برابر ساختمان های شکل پذیر ویرایش مربوطه است. در صورتیکه در ویرایش چهارم این محدوده افزایش داشته بطوریکه نیروی طراحی لرزه ای مخازن هوایی حدود 14/2 تا 33/9 برابر ساختمان های شکل پذیر است. همچنین در ویرایش چهارم استاندارد 2800، برای مخازن با ضریب رفتار 2 و 3، در خاک نوع IV، برای مناطق با خطر نسبی مختلف، کران بالا (در پریودهای بلند) نداشته و برای مخازن با ضریب رفتار 2 و در خاک نوع II، در سطح خطرپذیری کم و متوسط نیز کران پایین (در پریودهای بلند) دیده نمی شود.
    کلیدواژگان: مخازن هوایی آب، طیف طرح، استاندارد 2800، نیروی طراحی لرزه ای
  • عباس قاسمی*، صبا فراستی صفحات 181-200
    درک رفتار لرزه ای ستونهای بتن مسلح محصور توسط خاموت های بادرجات مختلف خوردگی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در این مطالعه سعی می گردد تاثیر شاخص های عملکرد لرزه ای نظیر تنزل مقاومت، میزان استهلاک انرژی، شکل پذیری و میرایی هیسترزیس در نمونه ها و مدل های مختلف به ازای درصدهای مختلف خوردگی خاموت ها مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد. با توجه به تحلیل های انجام شده نتایج حاصله بیانگر تاثیر غیرمطلوب میزان خوردگی آرماتورهای عرضی بر پیوستگی بین بتن و آرماتور و عملکرد لرزه ای ستون می باشد. بدلیل تضعیف اثر محصورشدگی هسته بتنی ناشی از شرایط خوردگی شدید آرماتور عرضی، پاسخ های لرزه ای تنزل یافته و مود خرابی از حالت شکل پذیر به شکننده تغییر می یابد. با افزایش درصد خوردگی خاموت ها، شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی کاهش می یابد، بنحوی که کاهش پاسخ ها به درصد خوردگی خاموت ها وابسته است. در این مطالعه رابطه کاهندگی برای درصد خوردگی خاموت های ستون های بتن مسلح تحت مقادیر مختلف مقاومت تسلیم آرماتورهای عرضی، مقاومت مشخصه بتن، پوشش بتن و فاصله خاموت ها پیشنهاد گردید. مقادیر پیش بینی شده حاصل از رابطه کاهندگی پیشنهادی تطابق مناسبی را در قیاس با نتایج تحلیلی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: خوردگی، آرماتور عرضی، ستون بتن مسلح، عملکرد لرزه ای
  • شایان ابی زاده، محمود حسینی*، سید عباس حسینی صفحات 201-219

    ساخت مخازن بتنی آب جهت تامین فشار آب مورد نیاز در شهرها اجتناب ناپذیر می باشد. از سوی دیگر بسیاری از شهرهای کشور، از جمله کلانشهرها، در نزدیکی گسلهای فعال قرار دارند و چه بسا گسل از داخل شهر عبور کرده است. این در حالیست که هنوز اثر زلزله های حوزه نزدیک بر روی رفتار لرزه ای مخازن بطور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است. لذا در این مقاله اثر زلزله های حوزه نزدیک هم با پالس و هم بدون پالس بر نیروی هیدرودینامیکی ایجاد شده بر دیوار مخازن بتنی مستطیلی و نیز تلاطم سیال با درنظرگرفتن اندرکنش دیواره های مخزن بتنی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور مدل سازی مخزن و مایع از روش اجزای محدود استفاده شده و نتایج بدست آمده از روش عددی مورد استفاده در این مطالعه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و صحت سنجی شده است. سپس از هشت رکورد لرزه ای برگرفته از چهار زلزله حوزه نزدیک به صورت دو و سه مولفه ای برای تحلیلهای لرزه ای مخزن استفاده شده است. مطالعه حاضر نشان داد بیشینه تلاطم سطحی سیال در گوشه مخزن در مواردی81/6 درصد بیشتر از بیشنه تلاطم سیال در وسط دیوار است. به عبارت دیگر گوشه مخزن محل بحرانی پاسخ نوسانات سطحی سیال نسبت به وسط دیوار در تمامی تحلیل ها بوده است. از سوی دیگر مولفه قایم زلزله های حوزه نزدیک نشان داده که اثر چندانی در پاسخ تلاطم سیال ندارد در حالی که در نظر گرفتن این مولفه، 58/2 درصد افزایش را در پاسخ نیروی دینامیکی ایجاد شده در مخازن بتنی نسبت به این پاسخ تحت زلزله دو مولفهای (بدون مولفه قایم) نشان داده است. تحلیل لرزه ای این مخازن همچنین نشان داده که زلزله های حوزه نزدیک پالس گونه، می تواند باعث تغییر پاسخ نیروی دینامیکی در مخازن بتنی مستطیلی گردد.این تغییر پاسخ به گونه ای است که نحوه ی توزیع این نیرو در ارتفاع دیوار مخازن در مواردی تغییر کرده است.

    کلیدواژگان: مخازن بتنی مستطیلی، زلزله های حوزه نزدیک پالس گونه، تلاطم، نیروی هیدرودینامیکی
|
  • Mohsen Amouzadeh Omrani *, Ali Hassan Nezhad, Vahid Shahbazi Pages 5-22
    Recycling is one of the most important issues in the construction industry in the world. Today, it is common to use different types of concrete in construction projects. One of these types of concrete is Roller Compacted Concrete (RCC), which has advantages such as fast and easy construction, lower construction costs and resistance in hot weather conditions and heavy loading. This concrete can be used in the construction of road pavements and all kinds of massive structures. In this study, the effect of replacing reclaimed asphalt pavements (RAP) as coarse aggregates and steel slag as fine aggregates with different percentages has been investigated on the mechanical properties of roller concrete. Samples were cured for 7 and 28 days after mixing design. The results of tests show that with increasing the replacement of RAP and steel slag in RCC samples, the compressive strength is significantly reduced; Compressive strength in the sample containing 100% RAP and steel slag, is approximately one third of the compressive strength of the sample; However, this declining trend has slowed down for the tensile and flexural strengths. Also, only the sample containing 25% of RAP and steel slag has the required minimum compressive strength in accordance with the relevant standards; While 28-day tensile and flexural strength in samples containing 25%, 50% and 75% of RAP and steel slag, is higher than the allowable values ​​in accordance with the relevant standards. The results of toughness test showed that with increasing RAP and steel slag, the maximum load was decreased; However, energy absorption capacity and consequently toughness increased, due to the increase in flexibility of RCC mixtures.
    Keywords: Roller compacted concrete, Reclaimed Asphalt Pavement, steel slag, concrete pavement
  • Fatemeh Talehi, MohammadKazem Sharbatdar * Pages 23-45

    Many concrete structures do not meet the provisions of new regulations due to the reasons such as duplex structures and there is not direct suggestion given by provisions, so it is necessary to provide strengthening and rehabilitation methods such structures among which the use of FRP sheet. In this paper, the seismic behavior of regular and duplex reinforced concrete buildings non-strengthened and strengthened with CFRP was studied via non-linear analyses fifty buildings with 3, 5,10 and 15 stories with the span number of 1-5. Different parameters such as the maximum displacement of the structure, drift, the shear force applied on the stories, the performance points and the structure capacity curve have been studied and the structure strengthening effect and the structure making duplex effect and the height increase effect and the number of spans were investigated. The results indicated that confining the beams and columns of the reinforced concrete structure with CFRP increased the area under the pushover curve which indicates the structure depreciated energy. Even more the initial gradient and stiffness of the strengthened structure were 1.5-2.5 times more than those of original structure. Generally, 5- story building showed better behavior in terms of maximum stiffness and minimum displacement, and 15- story building showed the best performance in terms of greater energy absorption comparing the other structures. By comparing the capacity curves of the regular and duplex buildings, it can be expressed that the maximum initial stiffness and the minimum lateral displacement belong to the duplex model.

    Keywords: Reinforced Concrete Structures Strengthening CFRP, Duplex, Structures Performance, Capacity Curve
  • Kianoosh Samimi *, Mahyar Pakan, Yahya Sinaei Pages 46-59

    Increased population and urbanization, on the one hand, and global warming and climate change, on the other hand, have resulted in urban hydrological problems. Seasonal floods, as well as a lack of urban water supplies in specific seasons, inflict significant harm to numerous countries every year. Following the happening of frequent floods and resource scarcity, Chinese researchers introduced a new concept of sponge cities in 2014 to progress toward sustainable development. The development of the sponge cities program will be the responsibility of government agencies due to the broad-scale coverage of the areas and the necessity for substantial coordination and licensing across the country. Pervious concrete is considered as a new technology in the development of urban spaces in order to control urban runoff in recent years in many developed countries as sponge cities. In the past, this technology was associated with technical challenges such as limited mechanical resistance, durability, clogging which were solved with the development of technology. This technology, along with other components of sponge cities introduces a new concept of sustainable development. In this study, the components of Sponge City are introduced and by reviewing previous studies, the challenges of realizing this concept are studied.

    Keywords: sustainable development, runoff, Drainage, Sponge City, Water Resources Management
  • Rasoul Shadnia *, Mahsa Zarehparvar Shoja, Amin Kazemi Beydokhti Pages 60-75
    In recent years, the use of nanoparticles to improve the properties of concrete has created a new perspective in concrete technology. Carbon nanotube is one of the most promising nanomaterials available to improve the performance of concrete and cement due to their excellent mechanical properties and chemical stability. Due to the tendency of nanotubes to shrink and be hydrophobic, proper distribution and dispersion of carbon nanotubes in concrete will be very effective in achieving the desired mechanical properties of concrete. Therefore, in this study, carbon nanotubes became hydrophilic using surface modification and covalent bonding. For the durability and stability of carbon nanotubes in water, C-type surfactants (CTAB), sodium dodecyl sulfate (SDS), polyethylene glycol (PEG) and polycarboxylate (PCE) were used. The results of visible ultraviolet (UV-vis) spectroscopy and compressive strength tests performed on concrete showed that the combination of PEG and PCE surfactants caused the optimal dispersion of carbon nanotubes so that it is compatible with the cement matrix and leads improve the mechanical properties of concrete. Experimental results show that the compressive strength of concrete samples of 7, 14 and 28 days containing 0.015% (cement weight) of carbon nanotubes with PEG and PCE surfactant increased by 3.1, 7.4 and 14.14%, respectively, compared to the reference sample; While in concrete samples containing carbon nanotubes and CTAB surfactant, due to the incompatibility of CTAB with cement and the low stability of dispersion of carbon nanotubes with CTAB, the concrete compressive strength of 7, 14 and 28 days (compared to the reference sample) decreased by respectively 5.6%, 17% and 9%.
    Keywords: Carbon Nanotube, Surfactant, Dispersion, Concrete
  • Mohammadhossein Mansourghanaei *, Morteza Biklaryan, Alireza Mardookhpour Pages 76-89
    Today, the use of nanomaterials in various sciences has found a wide perspective. In this regard, nanoscale additives in the concrete industry with the aim of improving the mechanical properties and durability of concrete, have been considered by researchers. In the preparation of geopolymer concrete, materials containing abundant aluminosilicate materials are combined with alkaline solution. In this laboratory study, a mixing design was made of control concrete containing Portland cement. Then, slag geopolymer concrete was made in three mixing designs containing 0, 4 and 8% nanosilica (4 mixing designs in total). Then, SEM test at 90 days of curing age and tests of water permeability, compressive strength and modulus of elasticity at 7 and 28 days of curing at room temperature were performed on concrete samples. Laboratory results indicate that increasing the curing age of concrete has improved the results of compressive strength, modulus of elasticity and water permeability. In the test of water permeability, modulus of elasticity and compressive strength, the addition of 8% nanosilica to geopolymer concrete improved the results by 26, 13 and 19%, respectively, compared to the design of nanosilica-free geopolymer concrete at 28 days after curing.
    Keywords: Geopolymer concrete, Blast furnace slag, nano silica, Mechanical properties, Durability Concrete
  • Bizhan Azad *, Amirhossein Bazaee Pages 90-111

    Due To The Increase In Costs And Environmental Hazards In The Road Construction System By Bitumen And Asphalt, It Is Necessary To Direct Government Agencies And Active Contractors To Find Optimal Methods. Road Construction In Metropolitan Areas Should Have Minimal Pollution And Environmental Hazards, Accelerate Operation Time And Reduce Disruption Of Urban Traffic Order. In This Research, With The Feasibility Approach And Comparison Of Road Construction With Roller Concrete And Bitumen-Asphalt System In Shiraz Has Been Investigated. This Comparison Includes The Time And Cost Of Construction And Improvement Of Asphalt Roads And Roller Concrete With Msproject2016 Software For A 12-Meter-Wide And 1000-Meter-Long Passageway. The Design Basis Of This Route Is 354 Road Construction Magazine And Also The Quantity Surveying And Estimating Basis For Measuring, The Price List Of Roads, Runways, Airports In 1399 And Assuming Access To The Nearest Mines And Resources Of Shiraz City Has Been Selected. Then, 25 Mixing Plans Related To Roller Concrete Construction Were Reviewed, Citing Other Reputable Sources, To Evaluate The Strength / Cost Index For The Construction Of One Cubic Meter Of Roller Concrete. The Results Of This Study Showed That The Use Of Roller Concrete System Is Up To 24% Cheaper And Its Construction Time Is Up To 38% Faster Than Asphalt Sample.

    Keywords: Road Construction, Roller Concrete, Time estimation, cost estimation, asphalt road, Shiraz Roads
  • Babak Ahmadi *, Saeed Khalooee Pages 112-130
    The use of waste glass aggregates as a substitute for fine natural aggregate and glass powder as a substitute for cement can have economic and environmental benefits. In this study, the behavior of self-compacting concretes containing waste glass aggregate (up to 600 kg / m3) and glass powder (up to 180 kg / m3) has been investigated. For this purpose, flowability, stability, and viscosity of self-compacting concrete in fresh state and compressive strength, electrical resistance, resistance to chloride ion penetration and scanning electron microscopy images in hardened state were examined. The results of experiments show that the use of waste glass can have a significant effect on the properties of fresh self-compacting concrete and can increase the use of superplasticizer and potential of bleeding and segregation. Also, by replacing cement with glass powder up to 40%, the results of compressive strength, electrical resistance and chloride ion penetration resistance tests were significantly improved. In this study, it was shown that with the simultaneous use of glass powder and glass aggregates up to one third of the concrete volume, desirable results can be achieved.
    Keywords: Self-Compacting Concrete, glass powder, glass aggregate, Waste Glass
  • Daniyal Ghasemi *, Alireza Bagheri Pages 131-146
    Today, with the progress of the construction industry and the importance of reducing costs, the multi-purpose use of consumables has attracted the attention of builders. Exposed concrete is one of this category of materials, which, in addition to its structural use, also has an architectural function. The use of Exposed concrete requires minimizing bugholes in concrete and achieving appropriate appearance quality. In this research, the effect of the surface material of the mold, including steel and coated plywood, and the type of mold release agent on the bugholes, as well as the amount of staining on the concrete surface, was investigated. the conducted investigation shows that the performance of coated plywood mold is slightly better than steel mold and leads to less bugholes. In terms of the effect of the type of releasing agent, the results show that the mineral-based releasing agent has a better performance in terms of bugholes compared to the organic-based releasing agent in minimum consumption amounts. However if this type of substance is applied in excessive amounts, it leads to staining on the concrete surface, reducing its surface quality. The organic based material did not cause a problem in terms of staining even in high consumption rates.
    Keywords: bugholes, mold release agent, mold surface material, dimensional distribution of holes
  • Yasaman Najjari, Habib Akbarzadeh Bengar *, Seyedeh Mahdieh Miralami Pages 147-162
    The steel shear wall is an efficient lateral load-bearing system for steel and concrete structures. These members have been gaining interest because of advantages such as high stiffness, fewer architectural limitations, light weight, and lower footprint in plan. When shear walls are used in a semi-continuous state in the structure, it is possible to consider an opening in the span without creating a hole in the shear wall. In the present study, numerical research was performed on the behavior of concrete frames containing a steel shear wall with a semi-continuous connection to the frame. First, the numerical model was validated using an experimental specimen. Then, by performing 33 nonlinear static analyses, the effect of the wall width and thickness on the seismic behavior of concrete frames was investigated. Similarly, the width of the wall was considered to vary from 10 to 110 cm in 11 cases. In addition, the shear wall thickness was examined in 3 cases of 1, 2 and 3 mm, respectively. The outputs of the frame included energy loss, lateral stiffness, strength, and ductility of the frame. To calculate the shear wall stiffness, a formula was presented using the curve fitting technique based on numerical results. By using this formula, the wall stiffness can be estimated with good accuracy using its width and thickness. After comparing the results, it was observed that when the shear wall width in the frame was selected correctly, not only the stiffness and lateral strength of the frame increased, energy loss and ductility of the frame were 2.7 and 1.7 times those of the plain frame, respectively. By considering the ratio of the shear wall width to the frame span equal to 0.38, a proper width can be obtained for the shear wall.
    Keywords: ConcreteFrame, Steel Shear Wall, Seismicbehavior, Numerical analysis, Nonlinear static analysis
  • Fereydoon Omidinasab * Pages 163-180
    Liquid storage tanks are one of the main components of vital arteries that should be able to continue their service during and even after the earthquake and maintain their uninterrupted usability. For this reason, seismic safety of liquid storage tanks is of considerable importance to ensure the water supply of earthquake-affected areas and fire extinguishing. Tanks of industrial liquids may also contain valuable liquids or employment that should not lose their contents during an earthquake. Elevated tanks are often used for water storage purposes and can be placed on prestressed concrete shafts, prestressed metal or concrete frames or stage of masonry. Most design standards use this conclusion and have higher seismic design performance for reservoirs compared to other buildings. In this study, the first to fourth editions of standard 2800 for elevated water tanks in four types of relative earthquake risk and four types of soil defined in the standard have been investigated and compared with the most ductile building in the relevant standard. In standard 2800 for aerial water tanks in the first to third editions, only one coefficient of behavior is presented, but in the fourth edition, two coefficients of behavior are considered. By examining the tanks and ductile buildings, their seismic design force was compared and while comparing these results, the differences between different edits of standard 2800 were investigated. The results showed that in standard 2800, in the first to third editions of standard 2800, for different soils and regions with relative earthquake risk, the seismic design force of elevated tanks is about 3 to 7 times more than the ductile buildings of the relevant edition. If in the fourth edition, this range has increased so that the seismic design force of elevated tanks is about 2.14 to 9.33 times more than the ductile buildings. Also, in the fourth edition of standard 2800, for reservoirs with behavior coefficients of 2 and 3, in soil type IV, for regions with different relative risks, there is no high bound (in long periods) and for tanks with behavior coefficient 2 and in soil type II, at low and moderate risk level of earthquake, there is no low bound (in long periods).
    Keywords: Elevated water tanks, Design spectrum, Standard 2800, Seismic design force
  • Abbas Ghasemi *, Saba Ferasati Pages 181-200
    It is essential to properly understand the seismic behavior of reinforced concrete (RC) columns confined by stirrups that experience different corrosion rates. The current study investigated the effect of seismic performance indicators such as strength loss, energy dissipation rate, ductility and hysteresis damping on specimens and models for different stirrup corrosion rates. Analysis revealed the adverse effects of corrosion on the bond performance between the concrete and steel bars which affected the seismic performance of the columns. It was observed that severe corrosion of the stirrups undermined confinement of the concrete core and caused the seismic response to degrade. This changed the failure mode from a ductile to a brittle state. As the corrosion rate of the stirrups increased, their ductility and energy dissipation capacity decreased such that the amount of decrease depended on the corrosion rate. An attenuation relationship is proposed for the corrosion rate of the stirrups for different stirrup yield strengths, concrete compressive strengths, concrete covers and stirrup spacing. The values estimated by the proposed relationship were shown to be in acceptable agreement with the analytical results.
    Keywords: corrosion, STIRRUP, reinforced concrete, Column, Seismic Performance
  • Shayan Abizadeh, Mahmood Hosseini *, Seyed Abbas Hosseini Pages 201-219

    Constructing concrete water tanks to supply the water pressure needed in cities is inevitable. In Iran, many cities, including metropolises, are near active faults, and in some cases, the fault even passes through them; while the near-field earthquakes' effect on the seismic behavior of tanks has not been thoroughly investigated. Therefore, the effect of the vertical component of pulse-like and non-pulse-like near-fault earthquakes on the lateral hydrodynamic force acting on the tank's wall and the sloshing response of rectangular concrete tanks are numerically studied in this paper. The finite element method is used to model the tank and liquid, and the results of the numerical method employed in this study are compared and verified by the experimental results. Subsequently, eight seismic records derived from four near-field earthquakes are used for two and three-component seismic analyzes.It is found that the maximum sloshing response occurring at the corner of the tank's wall can be higher than that of the middle of the tank's wall by up to 81.6 percent. In other words, the corner of the tank's wall is the critical point for the sloshing response in all cases studied in this paper. In addition, the vertical component of near-fault earthquakes has been indicated to have a negligible effect on the sloshing response while considering this component increases the hydrodynamic force acting on the concrete tank's wall by up to 58.2 percent. On the other hand, near-field pulse-like earthquakes may alter the dynamic force response in rectangular concrete tanks. This alteration can be seen in the force distribution pattern along the tank's wall, which changes under such ground motions.

    Keywords: Rectangular Concrete Tanks, Near-Field Pulse-Like Earthquake, Sloshing, Hydrodynamic Force