فهرست مطالب

علوم و فنون سازندگی - سال چهارم شماره 1 (پیاپی 11، بهار 1402)

نشریه علوم و فنون سازندگی
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 11، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/01
  • تعداد عناوین: 5
|
  • محمد محمدنیا* صفحات 1-12
    آرمورهای مکعبی شکل به عنوان نخستین ترین نوع آرمورهای بتنی مورد استفاده بشر هستند. در گذشته از بلوک های مکعبی شکل به عنوان لایه آمور موج شکن، به صورت دو لایه استفاده می شد. مقدار مصرف قابل توجه بتن در آرمورهای مکعبی شکل باعث شد تا ایده تولید آرمورهای با عملکرد قفل شدگی که دارای زایده بوده و حجم بتن کمتری مصرف می کنند مورد توجه قرار گیرد. مدت ها بلوک های با عملکرد قفل شدگی در لایه آرمور مورد استفاده قرار می گرفت، لیکن به دلیل برخی از معایب آنها نظیر احتمال شکسته شدن در حین جابه جایی، دشواری و پیچیدگی های زمان تولید، مشکلات هنگام نصب و دشواری های مربوط به زمان بهره برداری و تعمیرات سبب گردید توجه مجدد به سمت آرمورهای مکعبی شکل و سایر آرمورهای حجیم صورت گیرد. استفاده از آرمورهای مکعبی شکل به صورت یک لایه چندان مورد بررسی قرار نگرفته است. لذا در مقاله حاضر به بررسی رفتار آرمورهای مکعبی شکل تک لایه با چیدمان منظم و نامنظم و مقایسه رفتار آن با آرمورهای دو لایه در موج شکن های تاج کوتاه و مستغرق پرداخته شده است. نتایج آزمایش های انجام شده نشان داد که آرمورهای تک لایه با چیدمان منظم عملکرد نسبتا خوبی دارد و می توان به جای آرمورهای دو لایه با چیدمان نامنظم بکار رود. در حالی که آرمورهای تک لایه با چیدمان نامنظم عملکرد بسیار ضعیفی در برابر برخورد موج دارد و گسترش خرابی در لایه آرمور در این حالت به سرعت رخ می دهد.
    کلیدواژگان: موج شکن تاج کوتاه، موج شکن مستغرق، آرمور معکبی شکل، آرمور تک لایه، آرمور دو لایه
  • آوش رهگذار*، مجید کیانی صفحات 13-21

    هدف از تحقیق حاضر ارایه الگوریتمی با استفاده از محاسبات هوش مصنوعی برای اقناع کلیه الزامات آیین نامه های استاندارد 2800، مبحث 10 و مبحث 6مقررات ملی ساختمان با تامین حداقل وزن سازه می باشد. در ادبیات فنی کنترل قیود و طراحی بهینه قاب های خمشی فولادی بصورت دو بعدی و فقط با الگوریتم های کلاسیک انجام شده بود. یکی از مهمترین دستاوردهای این تحقیق تکمیل قیود جدید آیین نامه ای برای اقناع تمام قیود و طراحی بهینه انواع پرکاربرد سازه های فولادی کوتاه و میان مرتبه است. ضوابط و قیود آیین نامه ای لازم برای سه نوع سازه فولادی پر استفاده کشور شامل: 1) قاب های دارای دیوار برشی و 2) قاب های مهاربندی و 3) قاب های خمشی دوگانه با دیوار برشی پیاده سازی شد. نتایج این الگوریتم با پروژه بیمارستان الزهرا تبریز صحت سنجی شد. از نتایج ارزشمند کار، تسهیل فرایند کنترل و طراحی ایمن ساخت اسکلت فلزی با ارایه یک پنل گرافیکی برای ورودی مدل و نمایش تمامی نتایج مهم سازه در قالب متن و گراف می باشد. فرآیند کار به صورت هوشمند برنامه ریزی شده تا تنها با ورودی یک فایل استاندارد ETABS در الگوریتم روند طراحی لرزه ای بهینه بصورت اتوماتیک انجام شود. در فایل ETABS، برای هر گروه طراحی مقاطع به شکل لیست تعریف شده است تا الگوریتم هوش مصنوعی بهترین آرایش مقلطع را انتخاب کند. برای سه نمونه سازه ای و پروژه بیمارستان الزهرا تبریز نشان داده شد که در کنار ایمن سازی طراحی می توان صرفه جویی زیادی روی وزن فولاد داشت.

    کلیدواژگان: هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، طراحی لرزه ای بهینه، سازه های فولادی، پروژه بیمارستانی اجرا شده
  • منصور صبری*، حسن وحیدی، محمد رستمی، علی ذنوبی صفحات 23-30

    تیغه های حفاری بعنوان یکی از تاثیرگذارترین اجزاء در فرآیند برش سنگ توسط دستگاه حفاری مکانیزه تونل (TBM) می باشد که بر اثر سایش از حالت بهینه خود خارج شده و راندمان عملیات حفاری را تحث تاثیر قرار می دهد. لذا در صورت رسیدن مقدار سایش تیغه ها به یک حد بحرانی، باید نسبت به تعویض و جایگزنی آن اقدام شود ولی در پروژه های اجرایی بعضا به دلایل مختلفی همچون کاهش زمان خواب دستگاه و کاهش تعداد تیغه های مصرفی، این مهم با تاخیر صورت می پذیرد. لذا در این مطالعه هدف بررسی تاثیر سایش تیغه ها بر روی پارامترهای عملیاتی ماشین حفر تونل مانند نیروی پیشران، گشتاور، نرخ نفوذ و انرژی ویژه و همچنین تاثیر بر سرعت پیشروی و زمان نهایی اجرای پروژه می باشد. بدین منظور پارامترهای اپراتوری دستگاه حفاری تونل انتقال آب کانی سیب پس از تعویض تیغه های مستهلک مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد پس از تعویض تیغه های سایش یافته، میانگین نیروی رانش 11 درصد کاهش می یابد این در حالی است که گشتاور 2 درصد افزایش نشان می دهد. علاوه بر این، افزایش متوسط 25 درصدی در نرخ نفوذ نیز قابل مشاهده است. این بدان معناست که با تعویض به موقع تیغه های مستهلک، زمان کل عملیات حفاری با فرض ضریب بهره وری 30 درصدی عملیات، حدود 20 درصد کاهش می یابد و تعلل در تعویض تیغه های مستهلک هزینه های قابل توجهی را به پروژه تحمیل می نماید که قابل مقایسه با مقدار ناچیز هزینه های تامین تیغه های صرفه جویی شده نمی باشد.

    کلیدواژگان: سایش تیغه، تغییرات نیروی پیشران، گشتاور محرک، راندمان حفاری
  • علیرضا دوست محمدی* صفحات 31-36
    استفاده از بتن الیافی در کفسازی با قابلیت حذف میلگردهای حرارتی امروزه در دنیا رواج یافته است. بنابراین لازم است تا خواص عملکردی آن در بتن مورد ارزیابی قرار بگیرد و طرح مخلوط بتن الیافی مناسب با سطح انتظارات از هر پروژه ارایه شود. خواص مکانیکی بتن الیافی تحت تاثیر پارامترهای مختلفی نظیر نوع الیاف، مقدار مصرف الیاف، مشخصات ظاهری، فیزیکی و مکانیکی آن می‏باشد. اصلی ترین پارامتر مکانیکی در تعیین عملکرد بتن الیافی مقاومت خمشی پس از ترک خوردگی بتن الیافی است که در استانداردها و آیین نامه‏های طراحی به عنوان مقاومت پسماند بتن الیافی شناخته می‏شود. هدف از پژوهش انجام شده، بررسی اثر مقادیر مختلف الیاف ماکروسنتتیک بر مقاومت پسماند بتن می‏باشد. بدین منظور در مجموع هشت طرح مخلوط بتن الیافی با استفاده از الیاف ماکروسنتتیک به ترتیب با مقادیر 2، 4 و 6 کیلوگرم در هر مترمکعب بتن و نمونه شاهد بدون الیاف در دو رده بتن با مقاومت فشاری 25 و 35 مگاپاسکال طراحی شد. روش انجام آزمون مقاومت پسماند نیز بر اساس استاندارد ASTM-C1609 انجام شد. همچنین خواص بتن تازه و آزمایش مقاومت فشاری نیز بر روی نمونه‏های ساخته شده انجام شد. نتایج آزمایش نشان می‏دهد که استفاده از الیاف ماکروسنتتیک باعث قابلیت باربرداری نمونه‏های خمشی پس از ترک خوردگی می‏شود که مقدار آن تابع مقدار مصرف الیاف می‏باشد و با افزایش الیاف مقاومت پسماند افزایش می‏یابد. در آزمایش مقاومت فشاری نیز استفاده از الیاف در مقدار مقاومت فشاری تاثیر ندارد اما نوع شکست را از حالت ترد به حالت نرم تغییر می‏دهد.
    کلیدواژگان: بتن الیافی، الیاف ماکروسنتتیک، مقاومت پسماند
  • امید رعنایی*، سجاد حیدری صفحات 45-55
    امروزه پل ها نقش مهمی در شبکه های حمل و نقل ایفا می کنند به طوری که پل های بتنی پیش تنیده به روش پس کشیده یکی از رایج ترین روش های ساخت و ساز است که به منظور رفع نیازهای زیرساختی تهیه شده اند. از آنجا که این نوع پل ها در زمان بهره برداری تحت تاثیر آسیب های مختلفی مانند آسیب در رشته های کابل های فلزی پیش تنیده قرار می گیرند؛ لذا پایش وضعیت یکپارچگی آن ها در زمان بهره برداری از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین در این مقاله برای شناسایی آسیب در رشته های کابل های فلزی پیش تنیده از روشی مبتنی بر تغییرات کرنش محوری در صفحه گوه استفاده شده است. بدین منظور ابتدا دو صفحه گوه 19 و 12 رشته ای در نرم افزار ABAQUS مدل شد و نقاط کنترلی برای پایش وضعیت در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از سناریوهای آسیب منفرد و ترکیبی اقدام به بررسی عملکرد معیار شناسایی آسیب مبتنی بر تغییرات کرنش محوری شد. نتایج حاصل نشان می دهد که وجود آسیب در رشته های کابل فلزی به صورت تغییرات کرنش محوری و ایجاد یکسری قله در نقاط نظارتی می شود. به طوری که با نزدیک بودن محل رشته دچار آسیب شده به نقاط نظارتی، میزان تغییرات کرنش محوری شدیدتر خواهد بود. لذا با استفاده از آستانه های مطرح شده برای هر نوع صفحه گوه می توان شماره رشته ای که در کابل فلزی پیش تنیده دچار آسیب شده است را شناسایی کرد.
    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه ها، پل های بتنی پیش تنیده، شناسایی آسیب، کابل های فلزی پس کشیده، صفحه گوه
|
  • Mohammad Mohammadnia * Pages 1-12
    Cube-shaped armours are the first type of concrete armours used by humans. In the past, cubic blocks were used as a double-layers. The high consumption of concrete in double-layer cube-shaped armours made the idea of producing armours with an interlocking function that have corners and consume less concrete volume to be considered. For a long time, blocks with an interlocking were used in the armour layer, but due to some of their disadvantages, such as the possibility of breaking during transportation, the difficulty and complications of production, problems during installation, and difficulties related to the usage, caused renewed attention to cubic armours and other bulky armours. The use of cubic armours as a single layer has not been investigated much. Therefore, in this article, the behavior of single-layer cubic armours with regular and irregular placement and comparing its behavior with double-layer armours in low-crested/submerged breakwaters have been investigated. The results of the experiments showed that single-layer armours with regular placement perform relatively well and can be used instead of double-layer armours with irregular placement. While single-layer armour with irregular placement has a very poor performance against wave attact and the spread of damage in the armour layer occurs quickly in this case.
    Keywords: Low-crested breakwater, Submerged breakwater, Cubic armour, Single-Layer, Double-Layer
  • Avash Rahgozaar *, Majid Kiani Pages 13-21

    Current research is to use artificial intelligence computation to provide algorithms that meet all Mabhas-6, Mabhas-10, and Standard-2800 regulations of national building codes while minimizing the weight of structures. In previous studies, the control of boundary conditions and optimal design of steel moment frames was done in 2D and only with older algorithms. One of the most important tasks of this research is to perfect new constraint rules to control all constraints and to optimally design the common short and medium length steel structures. All the necessary regulations and controls for the three main types of steel structures widely used in the country: 1) braced frames and 2) frames with shear walls, and 3) a dual system of moment frames and shear walls are implemented. Finally, the results of this algorithm were validated in the Tabriz hospital project. One of the valuable results of this work is that it facilitates a safe design and control process for steel buildings by providing a graphical panel of model inputs and displaying all the key results of the structure in the form of text and diagrams. The work process is intelligently programmed to automatically run by simply inputting a standard ETABS file into the optimal seismic design process algorithm. In the ETABS file, each group sections are defined as a list to allowing artificial intelligence algorithms to choose the best placement. The hospital project demonstrated design safety as well as the ability to significantly reduce the total weight of the steel.

    Keywords: artificial intelligence, genetic algorithm, optimal seismic design, STEEL STRUCTURES, actual hospital project
  • Mansour Sabri *, Hassan Vahidi, Mohammad Rostami, Ali Zonobi Pages 23-30

    The wear of the disc cutter results in an increase in contact area with the rock, so when the wearing of the cutter exceeds its maximum limits, it should be replaced. However, this is not done on time because of cost concerns. Thus, this study will investigate the effects of disc cutter wear on tunnel boring machines (TBMs) operational parameters such as thrust force, torque, penetration rate, and specific energy as well as how it impacts advance rate and project time. for this goal, the hard rock TBM parameters of the Kani Sib water conveyance tunnel have been studied after the replacement of worn disc cutters. The results show that the average thrust force decreases by 11%, while the torque increases by 2%. Furthermore, an average increase of 25% in penetration rate can also be observed. The reduction of specific energy is also significant. This means that by changing worn disc cutters on time, excavation time is reduced, excavation efficiency is improved, and final costs are reduced significantly.

    Keywords: Disc cutter wear, thrust force, Penetration Depth, TBM performance
  • Alireza Doost Mohammadi * Pages 31-36
    The use of fiber concrete technology in the form of flooring to remove thermal rebars and reduce the consumption of structural rebars is popular in the world today. Therefore, it is necessary to evaluate the properties of fibers such as their mechanical properties in concrete, to provide a fiber-concrete mixture design suitable for each project. The mechanical properties of fiber concrete are influenced by various parameters such as the type of fibers, the amount of fiber consumption, the dimensional characteristics, and the physical and mechanical characteristics of the fibers. The main parameter in determining the performance of fiber-reinforced concrete is the ability to provide bending strength after cracking. The purpose of this research is to investigate the effect of different amounts of macro synthetic fibers on the residual strength of concrete. For this purpose, eight concrete mix designs were used with amounts of 2, 4, and 6 kg per cubic meter and a control sample without fibers in two different compressive strengths of 25 and 35 MPa. The method of performing the test is based on the ASTM-C1609. Moreover,, to test the residual strength of fiber-reinforced concrete, the properties of fresh concrete and compressive strength testing were also done. The results of the residual strength test show that the use of macro synthetic fibers increases the load-carrying capacity after cracking, In the compressive strength test, the use of fibers, although it has no effect on the compressive strength value, changes the type of fracture from brittle to ductile.
    Keywords: fiber reinforced concrete, macrosynthetic fiber, average residual strength
  • Omid Ranaei *, Sajad Heidari Pages 45-55
    Today, bridges play an important role in transportation networks, so that prestressed concrete bridges with post-tension tendon is one of the most common construction methods that have been prepared to meet the needs of infrastructure. These types of bridges are subject to various damages during operation, such as breakage in strands of tendons. Therefore, monitoring the status of their integrity during operation is of great importance. In this paper, a method based on axial strain changes in the wedge plate is used to identify strand breakage in post-tension tendons. Two wedge plate patterns, including 19- and 12-strand wedge plates, were modeled in ABAQUS software. Then, monitoring points were considered to identify the broken strand. Afterward, the performance of the damage detection framework based on axial strain changes was investigated by various wire breakage scenarios. The results show that the presence of breakage in strands of the tendon can be detected by observing distinct peaks at monitoring points. As the location of the damaged strand is closer to the monitoring points, the rate of axial strain changes will be more severe. Therefore, using the thresholds for each type of wedge plate, it is possible to identify the strand number that has been damaged in the post-tension tendon.
    Keywords: Structural Health Monitoring, Prestresed concrete bridges, Damage detection, Post-tension tendon, Wedge plate