فهرست مطالب

تحقیقات بتن ایران - سال پانزدهم شماره 4 (زمستان 1401)

مجله تحقیقات بتن ایران
سال پانزدهم شماره 4 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید شهاب امامزاده* صفحات 5-19

    عمق زیاد تیرهای عمیق امکان ایجاد بازشو در جان را فراهم می کند. بازشو در تیرهای عمیق برای عبور لوله ها و فضاهای تاسیساتی در نظر گرفته می شود. وجود بازشوها در جان باعث قطع اعضای بند و بست خرپای معادل و کاهش ظرفیت بارپذیری و سختی تیر می شود که می تواند حتی باعث گسیختگی گردد. یک راه حل برای این مشکل استفاده از نوارهای تقویتی FRP است. در این تحقیق تاثیر ورق های تقویتی FRP بر ظرفیت باربری تیرهای عمیق بتنی دارای بازشوی مستطیل شکل بررسی شده است. برای این منظور ابتدا نمونه های آزمایشگاهی مرجع به روش اجزای محدود تحلیل عددی و صحت سنجی شدند. سپس برخی از پارامترهایی که ممکن بود روی پاسخ تیر عمیق تاثیرگذار باشند مانند تعداد، ابعاد و فواصل بازشوها، انتخاب و با ثابت نگاه داشتن سایر پارامتر ها، پاسخ تیر عمیق نسبت به تغییرات آن ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که نمونه با ورق تقویتی BOX شکل ظرفیت باربری کمتری نسبت به ورق تقویتی U شکل داشته است. همچنین نمونه هایی با ورق FRP به شکل U نسبت به نمونه بدون ورق 38 درصد و نسبت به ورق BOX شکل 13 درصد ظرفیت باربری بیشتری دارند. با مقایسه نمونه های تقویت شده از نظر شکل پذیری و ضریب رفتار مشخص شد که ورق تقویتی U شکل عملکرد بهتری دارد.

    کلیدواژگان: تیر عمیق، ضریب رفتار، شکل پذیری، بازشوی جان، نوار FRP
  • امین بهروز، جلیل شفائی* صفحات 21-32
    استفاده از دال های تخت پس کشیده در سازه های با دهانه های بلند ، روز به روز در حال گسترش است. دال های پس کشیده معمولا برای تحمل بار های ثقلی در ساختمان طراحی می شوند، با این وجود اتصالات دال به ستون باید قادر به تحمل تغییر شکل های ایجاد شده در اثر بار های جانبی بوده و از شکل پذیری کافی برخوردار باشند. در این مقاله یک نمونه اتصال خارجی دال پس کشیده نچسبیده به ستون بتن مسلح در نرم افزار آباکوس صحت سنجی شده و سپس تاثیر مقاومت فشاری بتن، میزان پیش تنیدگی موثر و نوع چسبندگی کابل ها در رفتار لرزه ای اتصالات مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که افزایش20، 35 و 50 درصدی مقاومت فشاری بتن به ترتیب باعث افزایش9/7، 6/10 و 8/15 درصدی ظرفیت باربری و افزایش8/6، 3/17 و 1/22 درصدی شکل پذیری می شود. همچنین افزایش 50،25 و 75 درصدی سطح پیش تنیدگی بتن به ترتیب منجر به افزایش 8/6، 2/11 و 16 درصدی ظرفیت باربری و 8/6 ، 8/36 و 3/47 درصدی شکل پذیری اتصالات می شود، در حالی که نوع چسبندگی کابل ها تاثیر زیادی بر رفتار اتصالات ندارد.
    کلیدواژگان: دال پیش تنیده، دال پس کشیده، بارگذاری جانبی، بتن مسلح، دال بتن آرمه
  • مصطفی حبیب پور، جعفر عسگری مارنانی*، ابوالفضل عربزاده، عباس قاسمی صفحات 33-45

    مقاوم سازی ستون بتن مسلح با کامپوزیت های FRP با هدف افزایش توان باربری و شکل پذیری آنها صورت می پذیرد. یکی از روش های رایج در این حالت، محصورنمودن سرتاسری سطح خارجی ستون با لایه های FRP می باشد. در تحقیق حاضر به مقاوم سازی تحت بار محوری با خروج از محوریت، با لایه های FRP پرداخته شده است. نمونه ها با مقطع دایره به قطر 125 میلی متر و ارتفاع 800 میلی متر می باشند. حالت اول بارگذاری با خروج از مرکزیت به اندازه دو برابر شعاع ستون (2R) و حالت دوم به اندازه چهار برابر شعاع ستون (4R). با توجه به خروج از مرکزیت بارگذاری، بخش هایی از ستون تحت کشش ناشی از خمش قرار می گیرد. بنابراین علاوه بر تقویت در جهت شعاع ستون، نیاز به تقویت طولی عضو نیز می باشد. لذا با دو متغیر خروج از مرکزیت بار و جهات الیاف لایه های FRP ، 10 نمونه نرم افزاری در دو گروه (2R و 4R) با استفاده از نرم افزار Abaqus مدل سازی و تحلیل گردید. جهت اثبات صحت مدل سازی ابتدا دو نمونه آزمایشگاهی موجود با نرم افزار شبیه سازی ونتایج راستی آزمایی شد. نتایج تحقیق نشان داد با افزایش خروج از مرکزیت بار، به تدریج اثرگذاری کامپوزیت های طولی بیش از کامپوزیت های عرضی در تحمل نیرو و جابجایی افزایش می یابد و اثر مقاوم سازی به صورت افزایش شکل پذیری بیشتر از افزایش تحمل نیرو در ستون نمایان می شود. به طوریکه در گروه 2R نمونه-های با کامپوزیت عرضی نسبت به طولی حدود 14درصد نیرو و 15 درصد جابجایی بیشتری تحمل کرده اند. برعکس در گروه 4R اعداد فوق در نمونه های با کامپوزیت طولی نسبت به عرضی افزایشی در حدود 7 و332 درصد داشته اند.

    کلیدواژگان: ستون بتن مسلح، بارگذاری خارج از مرکز، جهات الیاف درکامپوزیت های FRP، مقاوم سازی
  • شهلا جدیان، محمد قاضی*، مهدی اسفندی سرافراز صفحات 47-58
    یکی از راهکارهای مناسب تقویت سازه های بتنی افزایش محصورشدگی بتن است. بتن محصورشده با الیاف پلیمر آرامید (AFRP) دارای رفتار مناسبی ازنظر افزایش ظرفیت باربری سازه و شکل پذیری است. استفاده از عامل محصورشدگی فعال در اعضای بتنی باعث بهبود عملکرد آن ها تحت نیروی فشاری می شود. در این تحقیق نتایج بررسی رفتار ستون های بتن مسلح دارای محصورشدگی فعال با استفاده از نوارهایی با جنس الیاف AFRP تحت اثر مشترک بار فشاری محوری و بار جانبی رفت و برگشتی ارایه می گردد. علاوه بر این ستون ها، از یک ستون بدون محصورشدگی (SCR) به عنوان نمونه شاهد استفاده شده است. نتایج این پژوهش گویای آن است که ستون های دارای محصورشدگی فعال در مقایسه با ستون شاهد به دلیل جلوگیری از اتساع بتن و فشار به وجود آمده توسط نوارهای مجزای الیافی، ازنظر مقاومت فشاری تا 21 درصد و انرژی الاستیک تجمعی تا 125 درصد بهبود می یابند، لذا می توان از این روش در تقویت ستون های بتن مسلح استفاده کرد..
    کلیدواژگان: محصورشدگی فعال، الیاف پلیمر آرامید، عملکرد لرزه ای، شکل پذیری
  • امیرحسین ریگی، مسعود ضیائی* صفحات 59-72

    سازه های بتن مسلح در سواحل خلیج فارس دارای پتانسیل شدید خوردگی می باشند و درخصوص سازه هایی مانند اسکله و بندرها که در شرایط جزر و مدی دریا و یا بخشهایی که به صورت مغروق در دریا قرار می گیرند، این مساله به دلیل کثرت یون کلراید حادتر است. بررسی رفتار و دوام بتن در چنین محیطی از اهمیت ویژه ای برخوردار است که در این تحقیق به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. برای افزایش عمر مفید سازه های بتنی در خلیج فارس، استفاده از بتن خودمتراکم در کنار مواد پودری جایگزین سیمان از سوی محققین پیشنهاد شده است. پس از بررسی های گسترده، در این مقاله دو ماده پودری سرباره و میکروسیلیس برای جایگزینی بخشی از سیمان در بتن انتخاب شده است. آزمایش دوام بتن در شرایط مستغرق و جذر و مدی روی نمونه ها انجام شده است. بر اساس نتایج گرفته شده از آزمایشات بر روی 216 نمونه بتنی، استفاده از بتن پیشنهادی بطور میانگین موجب افزایش 22 درصدی مقاومت فشاری، 50 درصدی مقاومت الکتریکی و کاهش نفوذپذیری 12 درصدی جذب آب حجمی و 30 درصدی جذب آب مویینه در شرایط محیطی جذرومدی شده است.

    کلیدواژگان: بتن خودمتراکم، جذرومد، سرباره، میکروسیلیس، خلیج فارس
  • محسن مصلحی، محمد فیاض*، سعید احمدی صفحات 73-83

    یکی از چالش های اساسی بتن های پارچه ای رایج، جدا شدن لایه ی ژیوممبران از بستر بتن پارچه ای می باشد که باعث به وجود آمدن مشکلات اساسی در بحث کاربرد این محصول شده است. در این کار، از روش ریخته گری خمیر پلیمری برپایه رزین های اکریلاتی، جهت ایجاد پوشش تک لایه ای رزین آب بند با مقاومت مکانیکی کلی محصول بالا، استفاده و خواص محصول مورد بررسی قرار گرفت. در این روش خمیر پلیمری، در یک مرحله و بدون استفاده از چسب و لایه ژیوممبران بر روی بستر زیرآیند سه بعدی تشکیل و محصول کلی بتن پارچه ای شکل می گیرد. نتایج نشان داد که بتن پارچه ای تولید شده بر پایه روش ریخته گری خمیر پلیمری دارای مقاومت مکانیکی مناسب ((kN/mm2) 30)، آب بندی بهتر (تا 30 روز بدون تغییر وزن در برابر آب)، لایه لایه نشدن، مقاومت شیمیایی مناسب در برابر هگزان، تولوین، بنزن و اکتان و مقاومت دمایی بهتر (از 20- تا 100 درجه سلسیوس بدون لایه لایه شدن) نسبت به محصول بتن پارچه ای رایج می باشد.

    کلیدواژگان: بتن پارچه ای، لایه ژئوممبران، روش ریخته گری پلیمری، رزین های اکریلاتی
  • محمدجواد امیرجانی، امیرمحمد رمضانیانپور*، علی ملکی صفحات 85-100

    لجن فاضلاب یکی از محصولات فرعی فرآیند تصفیه فاضلاب بوده که به دلیل وجود آلاینده های زیاد در آن و حجم تولید بسیار بالا، باید به روشی مناسب مدیریت شود. یکی از این روش ها، سوزاندن آن است. در دهه های اخیر تحقیقات بسیاری بر روی استفاده از خاکستر لجن فاضلاب در بتن به عنوان ماده جایگزین سیمان یا ریزدانه صورت گرفته است. از سویی دیگر، یکی از پدیده هایی که باعث بروز خرابی در بتن می شود، واکنش قلیایی-سیلیسی است. یکی از راه های کنترل این واکنش، استفاده از مواد مکمل سیمانی بوده که با مصرف قلیای خمیر سیمان، از تشکیل ژل قلیایی-سیلیسی و ایجاد انبساط جلوگیری می کند. به سبب عملکرد خاکستر لجن فاضلاب به عنوان یک ماده جایگزین سیمان در پژوهش های پیشین، احتمال دارد که این ماده بتواند با کاهش میزان قلیاییت، در کنترل این پدیده موثر باشد. این در حالی است که تا به امروز تحقیقات شایانی در این زمینه به عمل نیامده است. در این پژوهش به منظور بررسی این تاثیر، از خاکستر لجن فاضلاب به عنوان یک ماده جایگزین سیمان در درصد های 10، 30 و 50 به جهت کنترل واکنش قلیایی-سیلیسی استفاده شد. همچنین اثر دو پوزولان طبیعی تراس و پومیس بر بهبود خواص کنترلی خاکستر لجن فاضلاب سنجیده شد. نتایج نشان داد که تنها در ملات های حاوی 50 درصد خاکستر، انبساط ناشی از این واکنش کنترل گردید.این در حالی است که با افزودن پوزولان های طبیعی تراس و پومیس با درصد های 5 و 10، خواص خاکستر لجن فاضلاب در کنترل واکنش قلیایی-سیلیسی در درصدهای زیر 30، بهبود چشمگیری یافت.

    کلیدواژگان: واکنش قلیایی-سیلیسی، خاکستر لجن فاضلاب، پوزولان، دوام
  • صابر صفار*، سید محسن کریمی، مجید صافحیان صفحات 101-111

    امروزه باقی ماندن در بازارهای اقتصادی، بواسطه رقابت شدید تولید کننده ها، منوط به حفظ کیفیت و کاهش هزینه هاست. همچنین سختگیری ها و نگاه ویژه دولتها در خصوص بهبود وضعیت زیست محیطی، صنایع را به سمت تکنولوژی های سودمندتر سوق داده است. بنابراین بکارگیری تکنولوژی های جدید که منجر به افزایش کیفیت محصول و کاهش هزینه بدون آسیب به محیط زیست شوند، مطلوب خواهند بود. در سال های اخیر استفاده از امواج فراصوتی توان زیاد با توجه به نداشتن آلودگی صوتی، برای بهبود فرآیندهای مهندسی بسیار مورد توجه صنایع مختلف قرارگرفته است. موثر بودن این امواج در صنایع ساخت و تولید نظیر کاهش نیروهای ماشینکاری، افزایش صافی سطح و ریزدانه کردن فلزات در حین انجماد، انگیزه نویسندگان برای استفاده از آن در صنعت ساختمان شد. بدین منظور در این تحقیق، استفاده از امواج توان زیاد فراصوتی در زمانهای متفاوت و فرکانس 20 کیلو هرتز در متراکم سازی بتن و تاثیر آن بر مقاومت فشاری بتن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از امواج توان زیاد فراصوتی به عنوان یک فرآیند تکمیلی در متراکم سازی بتن تازه، می تواند باعث افزایش مقاومت فشاری بتن تا 10 درصد شود.

    کلیدواژگان: تراکم بتن، جذب آب بتن، امواج آلتراسونیک توان زیاد، فرکانس
|
  • Seyed Shahab Emamzadeh * Pages 5-19

    The great depth of the deep beams allows the opening in the web. Openings in deep beams are intended for the passage of pipes and installation ducts. The presence of openings in the web cuts the members of the tie and strut in the equivalent truss and reduces the load-bearing capacity and ductility of the beam, which can even cause rupture. One solution to this problem is to use FRP reinforcing strips. In this research, the effect of FRP reinforcement sheets on the bearing capacity of deep concrete beams with rectangular opening has been investigated. For this purpose, reference laboratory samples were modeled and validated by finite element method with Abaqus software, then a number of parameters that may affect the response of the deep beam, such as the number, dimensions and distances of openings, were selected and kept constant. Other parameters, the response of the beam to its changes were examined. The results showed that the samples with BOX shaped reinforcement sheet had less bearing capacity than U-shaped reinforcing sheet. Also, samples with U-shaped FRP sheet have 38% more load capacity than sample without sheet and 13% more than BOX sheet. By comparing the reinforced specimens in terms of ductility and coefficient of behavior, it was found that the U-shaped reinforcing sheet has better performance.

    Keywords: Deep beam, behavior factor, Ductility, Web opening, FRP strip
  • Amin Behrooz, Jalil Shafaei * Pages 21-32
    The use of post tensioned flat slabs is common in structures that require the construction of long span. The main advantages of using this type of slabs are increasing the span to thickness ratio, deflection control and reducing the thickness of the floor. Post tension slabs are usually designed to withstand gravitational loads in the building. However, slab column connections in these systems must be able to withstand the deformations created by lateral loads and have sufficient ductility. In this research, an exterior unbonded post tensioned slab column connection is validated in ABAQUS finite element software. After ensuring the accuracy of the numerical model results, the effect of concrete compressive strength, the amount of effective prestressing levels and the tendon bonding influence in the seismic behavior of post tension slab joints are investigated. The results showed that the compressive strength of concrete and the prestressing level of concrete have a significant effect on the load-bearing capacity and ductility of the joints, while the bonding condition does not have much effect on the behavior of the joints.
    Keywords: Prestressed Slab, post-tensioned Slab, Lateral Loading, Reinforced Concrete Slab, reinforced concrete
  • Mostafa Habibpour, Jafar ASGARI Marnani *, Abolfazl Arabzade, Abbas Ghasemi Pages 33-45

    Strengthening of RC columns using FRP composites is done with the aim of increasing bearing capacity and ductility. One common method in this case is to enclose the entire outer surface of the column with FRP. In this paper, it has been done to strengthen this columns under eccentricity axial load, with the FRP layers. The specimens used have a circular cross-section with a diameter of 125 mm and a height of 800 mm, which are loaded in two cases by eccentricity. First case, the eccentricity is twice the radius of the column (2R) and the second case the eccentricity is four times the radius of the column (4R). Due to the eccentricity of the load, parts of the column are subjected to bending tension. Ten numerical models in two groups (2R and 4R) were analyzed using Abaqus software. In order to verify the accuracy of the modeling, first two existing experimental specimens were simulated with software and then the results were evaluated. The results showed that by increasing the eccentricity of the load, the longitudinal composites are more effected than transverse composites on force bearing and displacements. Also, the fiber has been effected on ductility increasing more than force tolerance in the column. In the 2R group, specimens with transverse composite have been increased about 14% in forcing and 15% in displacement capacities than longitudinal. Conversely, in the 4R group, the above mentioned numbers in samples with longitudinal composite increased by about 7% and 332% relative to transverse.

    Keywords: Reinforced Concrete Column, Eccentric loading, Fiber directions in FRP composites, Strengthening
  • Shahla Jeddian, Mohammad Ghazi *, Mehdi Esfandi Sarafraz Pages 47-58
    Fiber Reinforced Polymers (FRP) are often used for structural repairs to improve the strength and ductility of the structures. Previous studies have shown that utilizing active confinement in concrete structures can improve the seismic behavior of concrete columns under pressure. In this study, the behavior of concrete columns actively confined by AFRP fibers was investigated under the combined effects of axial compressive and cyclic lateral loads. Two concrete columns were actively confined by AFRP strips. In addition, a non-confined column (SCR) was utilized as a control specimen. Then all specimens were tested under axial and lateral cyclic loading. Experimental results showed that the ultimate compressive strength and axial strain of specimens with active confinement are improved compared to the SCR specimen. Also, due to the increased number of small cracks in the specimen, a higher extent of energy was absorbed under the applied loading. The loading protocol caused no rupture in the AFRP strips, and no shear crack and brittle failure in the specimens were observed.
    Keywords: Active confinement, Polyamide polymer fibers, Seismic Performance, Ductility
  • AmirHosein Rigi, Masoud Ziaei * Pages 59-72

    Reinforced concrete structures on the shores of the Persian Gulf experience a severe corrosion environment, and in the case of the structures that are in tidal conditions or some of their members are submerged in the sea, such as piers and ports, this problem is more acute due to the penetration of chloride ions. To increase the efficient life of concrete structures in the Persian Gulf, the use of self-compacting concrete along with cement substitutes has been suggested by researchers. In this paper, two powdered materials, slag and micro-silica, have been selected to replace part of the cement content in concrete. The durability test in submerged and tidal conditions has been performed on the specimens. Based on the results of experiments on 216 concrete specimens, the use of the proposed concrete on average increases the compressive strength by 22%, electrical resistance by 50% and decreases the permeability of volumetric water absorption by 12% and capillary water absorption by 30% in tidal conditions.

    Keywords: Self-Compacting Concrete, compacted, Slag, microsilica, Persian Gulf
  • Mohsen Moslehi, Mohammad Fayyaz *, Saeed Ahmadi Pages 73-83

    One of the main challenges of conventional concrete canvas is the separation of the geo-membrane layer from the fabric concrete substrate, which has caused major problems in the discussion of the application of this product. In this work, the method of casting polymer paste based on acrylic resins was used to create a single-layer coating of sealing resin with the high overall mechanical strength of the product, and the properties of the product were investigated. In this method, polymer paste is formed in one step without the use of adhesive and geo-membrane layer on the three-dimensional substrate bed, and the overall productivity of concrete canvas is formed. The results showed that concrete canvas produced based on polymer paste casting method with suitable mechanical strength (30 (kN / mm2)), better sealing (up to 30 days without changing weight against water), non-layering, Suitable chemical resistance against hexane, toluene, benzene and octane and better temperature resistance (from -20 to 100 C) than conventional concrete canvas product.

    Keywords: Concrete canvas, Geo-membrane layer, Polymer casting method, Acrylic resins
  • MohammadJavad Amirjani, AmirMohammad Ramezanianpour *, Ali Maleki Pages 85-100

    Sewage sludge is one of the subsidiary products of sewage treatment that should be managed in an appropriate way due to its pollutant components and massive production. One of these methods is incineration. In recent decades, many studies have been done on sewage sludge ash (SSA) as a supplementary cementitious material (SCMs) in concrete. On the other hand, one phenomena leading to deterioration of concrete, is alkali-silica reaction (ASR). One way to control this reaction is through using SCMs that prevent the formation of alkali-silica gel and expansion by consuming alkalis available in cement paste. According to results obtained from SSA utilized as SCM in former studies, it is possible that it could prevent ASR in concrete by decreasing the alkali content. However, very few studies have been done on this issue. In this study, SSA was used as a replacement for cement at 10, 30 and 50% levels in order to assess its ability to control ASR. In addition, the effect of trass and pumice as natural pozzolans in improving its ability to control ASR was investigated. The results revealed that only at 50% replacement level, SSA was able to control the ASR expansion in mortars. However adding 5% trass or 10% pumice improved this ability to a considerable extent.

    Keywords: Alkali-Silica Reaction, Sewage Sludge Ash, pozzolan, Durability
  • Saber Abar *, Seyed Mohsen Karimi, Majid Safehian Pages 101-111

    Today, staying in economic markets depends on maintaining the quality and cost of production due to the intense competition of producers. It has also led governments to take tougher approaches to improve the environmental situation of industries. Therefore, the use of new technologies that leads to maintaining or increasing product quality and reducing costs without harming the environment will be desirable. Today, the use of high-power ultrasonic waves, due to the lack of noise pollution, has been highly regarded by various industries to improve engineering processes. The effectiveness of these waves in the manufacturing and production industries, such as reducing machinery, increasing surface smoothness, grinding metals during freezing, etc., can also be the motivation for its use in the construction industry. Therefore, the widespread use of high-power ultrasonic waves in various fields of engineering and the identification of the positive effects of these waves on the properties of materials and materials is the reason for the present study. For this purpose, for the first time in this study, the use of high ultrasonic power waves with different powers, different times, and a frequency of 20 kHz in concrete compaction and its effect on concrete compressive strength has been investigated. The results of this study show that the use of ultrasonic high-power waves as a complementary process in the compaction of fresh concrete will increase the compressive strength of concrete by up to 10%.

    Keywords: Concrete Density, concrete compressive strength, High power ultrasound Frequency, Noise Pollution