فهرست مطالب

پژوهش های تجربی در مهندسی عمران - پیاپی 2 (پاییز و زمستان 1393)

نشریه پژوهش های تجربی در مهندسی عمران
پیاپی 2 (پاییز و زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/10/03
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امیر کاووسی*، پیمان برقبانی صفحه 65
    نانو مواد در سال های اخیر برای بهبود خواص رئولوژیکی قیر و اصلاح مشخصات مکانیکی مخلوط های آسفالتی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این تحقیق، هدف بررسی تاثیر نانورس، آهک هیدراته و نانوآهک هیدراته بر عملکرد خستگی قیر بوده است. نانوآهک هیدراته با روشی کم هزینه و با استفاده از آسیاب گلوله ای سیاره ای با میانگین اندازه ذرات 281 نانومتر تولید شده است. برای بررسی عملکرد خستگی قیر، از آزمایش جاروب دامنه خطی (LAS) استفاده شد. نانورس با مقادیر 2، 4 و 6 درصد و آهک و نانوآهک هیدراته با مقادیر 5، 10 و 20 درصد وزنی قیر استفاده شدند. نتایج نشان دادند که افزودن 6 درصد نانورس به قیر منجر به افزایش 38 درصدی عمر خستگی نمونه ها شده است. بر اساس آزمایشات انجام شده در این تحقیق، عمر خستگی نمونه حاوی 10 درصد نانوآهک هیدراته 1.5 برابر عمر خستگی نمونه حاوی 10 درصد آهک هیدراته بود.
    کلیدواژگان: قیر اصلاح شده، نانورس، نانو آهک هیدراته، عمر خستگی، آزمایش، LAS
  • علیرضا نگهدار، بهنام عسکری لاسکی*، سینا لطف الهی صفحه 73
    خاک های بسیاری در طبیعت وجود دارد که سدیم کلرید، قسمتی از ذرات تشکیل دهنده آن می باشد و یا به واسطه نزدیکی به منابع آب شور، تحت تاثیر این املاح قرار دارند؛ از طرفی سیمان نیز به دلیل فراوانی و در دسترس بودن از رایج ترین روش های تثبیت خاک ها است، در این پژوهش سعی شده است تاثیر سدیم کلرید به صورت محلول بر روی مقاومت CBR و پارامترهای تراکمی خاک انتخاب شده اولیه و هم چنین خاک تثبیت شده با سیمان(با توجه به انتخاب درصدهای متفاوت سیمان) مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که افزودن سدیم کلرید به صورت محلول به خاک اولیه و هم چنین خاک تثبیت شده با سیمان (با توجه به درصدهای مختلف) باعث افزایش وزن مخصوص خشک حداکثر و هم چنین کاهش رطوبت بهینه در مقایسه با حالت اولیه خود خواهد شد. هم چنین افزودن این محلول به خاک با توجه به میزان اثرگذاری متفاوت بر روی خاک اولیه و خاک تثبیت شده، باعث افزایش مقاومت CBR هر دو نوع نمونه خاک (اولیه، تثبیت شده) خواهد شد.
    کلیدواژگان: محلول سدیم کلرید، پارامترهای تراکمی، خاک تثبیت شده، مقاومتCBR، سیمان
  • علی فرودی خور *، مجتبی صانعیی، مهدی اژدری مقدم صفحه 81
    ساخت سازه سرریز هزینه های بسیار بالایی را برای پروژه تعریف می کند، درتحقیق حاضر به مدل فیزیکی سرریز سد گرمی چای که از نوع اوجی با قوس در پلان و دیواره های متقارب به سمت پایین می باشد به نحویکه طول موثر خود را از تاج تا پنجه چند برابر کاهش می دهد پرداخته شده است، این آزمایش ها در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام گردید. در این مرحله مدل فیزیکی با مقیاس1:50 از طرح نمونه ی واقعی مورد آزمایش قرار گرفت، مدل سرریز با استفاده از جنس پلی اتیلن که ضد آب می باشد ساخته شد و برای ساخت دیواره ها و کانال از پلکسی گلاس استفاده گردید. آزمایش ها به ازای 8 دبی مختلف شامل مقادیر 25%، تا 150% دبی طراحی معادل نمونه واقعی در طبیعت انجام گردید. سرریز عملکرد مناسبی را تا دبی طراحی از خود نشان می داد، به تدریج با افزوده شدن دبی، کارایی سرریز کاهش پیدا کرده، به گونه ای که سرریز به طور کامل مستغرق گردید و کانال پایین دست کنترل کننده دبی عبوری شد. با افزایش دبی فشار در تاج کاهش و در شوت و پنجه در حال افزایش گزارش گردید، به ازای دبی های بالاتر و مستغرق شدن سرریز با تغییر رژیم جریان روی سرریز از فوق بحرانی به زیر بحرانی فشار افزوده گردید.
    کلیدواژگان: سرریز اوجی، فشار استاتیکی، کاویتاسیون، زاویه تقرب، مدل فیزیکی
  • جواد برنجیان، نویدرضا فروهر*، محسن قاسمی صفحه 89
    امروزه روش های هوشمند و الهام گرفته از طبعیت در حل مسائل پیچیده طرفداران زیادی دارد یکی از پرطرفدارترین و کاراترین این ساختارها، شبکه های عصبی مصنوعی هستند که قادرند یک رابطه کلی بین اطلاعات حجیم و پیچیده ناشی از آزمایش ها و مثال های تجربی به دست آورند. از طرف دیگر، ترکیب بتن الیافی با بتن خودتراکم، یک نوع بتن جدید با سیالیت بالا و چسبندگی خوب تولید می کند. این نوع بتن به علت حضور الیاف دارای مزایای فراوانی همچون، مقاومت بالا در برابر ضربه، خستگی، فرسایش و همچنین افزایش مقاومت کششی و خمشی و کاهش جدا شدگی می باشد. در این تحقیق با در نظر گرفتن اجزای طرح اختلاط بتن به عنوان ورودی شبکه ها و مدل سازی دو نوع شبکه عصبی، یکی تابع بنیادی شعاعی و دیگری شبکه عصبی بازگشتی نارکس برای پیش بینی مشخصات سخت شده بتن استفاده شد. برای آموزش هر چه بهتر شبکه ها، 40 طرح اختلاط بتن خودتراکم الیافی، توسط سه نوع الیاف فولادی، شیشه و پلی پروپیلن ساخته شد. مقایسه نتایج آزمایشات و خروجی شبکه، بیانگرآن است که هر دو شبکه از دقت کافی در تخمین مشخصات سخت شده بتن خودتراکم برخوردار می باشند و شبکه عصبی بازگشتی نارکس دارای خطای کمتری نسبت به شبکه عصبی تابع بنیادی شعاعی می باشد.
    کلیدواژگان: پیش بینی، شبکه عصبی مصنوعی، بتن خودتراکم الیافی، مشخصات سخت شده
  • ابوالفضل عرب زاده*، امین نوری سولا صفحه 101
    در سال های اخیر با پیشرفت روش های ساخت، ایده استفاده از مصالح سبک برای کم کردن وزن سازه و بار زلزله مطرح شده است. ترک در بتن سبک از درون سنگدانه ها عبور کرده و باعث می شود که یک سطح صاف و صیقلی نسبت به بتن معمولی تشکیل شود. این تفاوت در مکانیزم ترک خوردگی نسبت به بتن معمولی رفتار کلی اعضای ساخته شده با بتن سبک را تغییر می دهد. در این پژوهش رفتار تیرهای عمیق ساخته شده با بتن سبک به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. به همین منظور چهار تیر عمیق با نسبت دهانه برشی به ارتفاع 5/0 در آزمایشگاه سازه دانشگاه تربیت مدرس ساخته و نمونه ها به صورت استاتیکی بارگذاری شده اند. عمق تیرها برابر 30، 45، 60 و 90 سانتی متر بودند. در نهایت نتایج با روش خرپای موجود در آیین نامه های ACI، CSA و EC2 مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش ارتفاع تیر بار نهایی نرمالیزه شده کاهش می یابد و مود شکست تغییری نمی کند. همچنین روابط آیین نامه ACI و EC2 برای تمامی تیرهای تست شده، محافظه کارانه می باشد؛ ولی نتایج آیین نامه CSA برای تیرهای با ارتفاع 90 سانتی متر غیر محافظه کارانه است که این امر نیاز به بررسی بیشتر دارد.
    کلیدواژگان: اثر اندازه، بتن سبک، تیر عمیق، مقاومت برشی، روش خرپا
  • آرمین مقبلی اسکویd*، جواد واثقی امیری، مهدی دهستانی صفحه 111
    اتصال اعضای کششی به ورق اتصال از اتصالات معمول در سازه هایی است که در بیشتر مواقع از جوش به منظور وسیله اتصال استفاده می-شود. گسیختگی قالبی یکی از معیارهای شکست در این اتصالات می باشد. این مطالعه با هدف شناخت رفتار و بررسی مقاومت گسیختگی قالبی در اتصال جوشی اعضای کششی، 6 نمونه اتصال تسمه کششی به ورق اتصال با وسیله اتصال جوشی را مورد آزمایش قرار داده است. پارامترهای آزمایش شامل ضخامت ورق اتصال، مساحت و شکل ناحیه همپوشانی اتصال، و طول صفحه کششی و برشی می باشد. در همه نمونه ها شکست حاکم گسیختگی قالبی مشاهده شده است. همچنین نتایج آزمایشات نشان داده اند که گسیختگی قالبی با پیدایش ترک در انتهای صفحه کششی به همراه تغییر شکل غیر الاستیک ویژه ای در صفحه برشی آغاز شده است. نمودار بار-جابجایی نمونه ها در طول آزمایش نشان می دهد ظرفیت گسیختگی قالبی که متناظر بیشترین بار در طول آزمایش می باشد، در اکثر نمونه ها از ترکیب گسیختگی کششی و تسلیم برشی حاصل گردیده است.
    کلیدواژگان: گسیختگی قالبی، ورق اتصال، بار، جابجایی، گسیختگی کششی
  • محمدرضا کاویانپور*، سید مجتبی موسوی مهر، اکرم طاهری صفحه 119
    در سرریز شوت معمولا مشکلات هوادهی، امواج عرضی، کاویتاسیون و فرسایش پیشروی طراحان می شود. با وجود اینکه مطالعات زیادی روی مشخصات جریان سرریزها انجام شده، اما اطلاعات کمی در مورد جریان فوق بحرانی پایین دست پایه های مستقر روی سرریز شوت و امواج عرضی ناشی از آن مطرح می باشد. دراثربرخورد جریان با پایه دریچه های مستقر روی سرریزها،جریان فوق بحرانی موجی شکل، معروف به جریان بالی شکل یا دم خروسی ایجاد می شود. حاصل این جریان، سه موج عرضی است که اولی پایین دست پایه،دومی وسط سرریز و سومی روی دیوار سرریز شکل می گیرد. اهمیت بررسی این پدیده به علت تاثیرگذاری بر میدان جریان پایین دست و ایجاد شرایط نامتعادل هیدرولیکی است. در این تحقیق، بررسی آزمایشگاهی چگونگی تشکیل این امواج عرضی و پروفیل امواج ایجاد شده ارائه می شود. آزمایش ها روی مدل فیزیکی سرریز سد خیرآباد، که در موسسه تحقیقات آب ایران ساخته شده، انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که سه دسته موج در اثر قرار گیری پایه دریچه ها روی شوت ایجاد می شود. ارتفاع امواج فوق می تواند از 2برابر عمق آب نیز بزرگتر شده و لذا طراحی دیوارهای کناری شوت راتحت تاثیر قرار دهد. نتایج همچنین نشان داد که عدد فرود جریان و بازشدگی دریچه ها تاثیری قابل ملاحظه بر شکل گیری امواج فوق دارد. در نهایت نیز معادلاتی جهت بیان ارتفاع بیشنه و محل وقوع آن برای سه دسته امواج ایجاد شده روی سرریز مورد مطالعه، ارائه شد.
    کلیدواژگان: سرریز شوت، امواج عرضی، پایه دریچه، جریان دم خروسی، جریان بالی شکل
|
  • A. Kavussi*, P. Barghabani Page 65
    Nanomaterials have been used for enhancing rheological properties of bitumen and mechanical properties of asphalt mixes. In this study، the effects of nano-clay، nano-hydrated lime and hydrated lime has been investigated on fatigue behavior of bitumen. Nano hydrated lime was produced using a planetary ball mill with average particle size of 281nm. Linear Amplitude Sweep (LAS) test has been performed to evaluate fatigue properties of samples. Nano-clay was used by 2%، 4% and 6% weight of bitumen. Hydrated lime and nano-hydrated lime were used at 5%، 10% and 20% of weight of bitumen. Results showed that nanoclay at 6% (by weight of bitumen)، increased fatigue life of the binder at 40% level. Specimen contained 10% nano-hydrated lime had a fatigue life 49% higher than that contained 10% hydrated lime.
    Keywords: Keywords: Modified Bitumen, Nanoclay, Nano, Hydrated Lime, Fatigue Life, LAS Test
  • A. Negahdar, B. Askari Lasaki*, S. Lotfollahi Page 73
    Since there are plenty soils in the nature that sodium chloride is a part of their constituent materials، or they are affected by sodium chloride due to the proximity to saline water sources، and on the other hand because cementation is one the most common methods for soil stabilization due to its availability and abundance، in this study we have tried to evaluate the effects of sodium chloride in solution form on CBR resistance and compaction parameters of the initial selected soil as well as soil stabilizing by cement mixes (according to the proportion of different cement percentages). The obtained results indicate that، adding the sodium chloride in solution form to the initial soil as well as soil stabilized with cement (considering different percentages) will increase the maximum dry density and also decreases optimum moisture، compared to its initial state. Also، adding this solution to the soil will increase the CBR resistance of both types of soil samples (initial and stabilized) considering the amount of different effectiveness on the initial soil and soil stabilized.
    Keywords: Sodium Chloride Solution, Compaction Parameters, Stabilized Soil, CBR, Resistance, Cement
  • A. Forudikhowr, M. Saneie, M. Azhdary Moghadam Page 81
    Construction of spillway brings lots of expenditures for projects. In this study، the physical model of Germi-chai ogee spillway with curved plan and downward angle of convergence while the effective length of the spillway is reduced from the crest to the toe for several times، built in soil conservation and Watershed Management Research Institue. In this stage، a physical model of the prototype was prepared in the scale of 1:50 and was put to test. The physical model was constructed using polyethylene that is waterproof and Plexiglas was used to build walls and channels. In this article، experiments were performed for 8 different discharges making up to 25% to 150% of the design discharge of the prototype. The spillway demonstrated satisfactory performance up to the design discharge. Gradually an increase in the discharge led to a decrease in the performance of the spillway so that it was fully submerged and the downstream channel took control of the discharge. Gradually an increase in the discharge just slightly higher than design discharge، led to a decrease in the pressure at the crest while the pressure at the chute and toe increased. With higher discharges and submersion of the spillway due to regime changes، the pressure of the flow over the spillway reached from supercritical to sub-critical.
    Keywords: Ogee Spillway, Hydraulic Performance, Static Pressure, Converge Angle, Physical Model
  • J. Berenjian, N.R. Forouhar, M. Ghasemi Page 89
    Nowadays، intelligent methods inspired from nature are implemented to resolve complex problems، there are very popular too. The most common one is artificial neural network; they are capable to collect huge amount of complex information through experiments and tests. On the other hand، combination of fiber concrete with self-consolidating concrete produces a new product with high fluidity and good adhesion. Due to the presence of fibers، this type of concrete presents high-quality advantages such as high resistance to impact، high fatigue performance، low rate of erosion، enhances the tensile and flexural strengths and reduces the segregation. In this study by considering the components of the concrete mix design as networks input and two kinds of neural network modelling، a Radial Basis function and a recurrent neural network (NARX) for predicting the properties of hardened concrete، were used. To improve networks training، 40 concrete mix fibers reinforced self-consolidating concrete and three fiber types including steel fibers، glass and polypropylene، were prepared. Comparison of experimental results and network outputs indicate that both networks have the sufficient accuracy in estimating the hardened properties of self-consolidating concrete and recurrent neural network (NARX) error is less than Radial Basis Function Neural Network.
    Keywords: Prediction, Artificial Neural Network, Fiber, Reinforced Self, Compacting Concrete, Hardened Properties
  • A. Arabzade, A. Noori Soola Page 101
    In recent years with the progress of construction methods، the idea of using lightweight materials for reducing structure weight and earthquake load has been raised up. Crack in lightweight concrete passes through aggregates causing a smooth surface compared with fractured surface of normal concrete. This difference in cracking mechanism changes the overall behavior of members made of lightweight concrete compared to normal concrete. In this study the behavior of lightweight concrete deep beams has been investigated، experimentally. For this purpose four deep beams with shear span to height-ratio of 0. 5 have been prepared and loaded in static form in the structural laboratory of Tarbiat Modares University. Beams depth were 30، 45، 60 and 90 centimeters. Finally، the results were compared to truss method available in ACI، CSA and EC2 codes. Results show that by increasing the height of beam، the normalized ultimate load decreases and failure mode doesn’t vary and also relations in ACI and EC2 codes are conservative for all tested beams but results of CSA code are non-conservative for beams with 90 centimeters height، indicating more investigation is needed.
    Keywords: Size Effect, Lightweight Concrete, Deep Beam, Shear Strength, Truss Method
  • A.Moqbeli Oskoee, J.Vaseghi Amiri, M.Dehestani Page 111
    Block shear failure is one of the most common failure types of connections in steel structures which have been investigated by many researchers. In this study، block shear failure of welded connections subjected to a uniform tension field were experimentally investigated. For this purpose 6 specimens of welded connection of gusset plates to flat bar were developed. The mechanical behavior of the connection and pertaining failure types were identified. The tests parameters included the gusset plate thickness، the overlapped area، shear and tension plane of the gusset plates. Nonlinear load-displacement curve response for all specimens was presented. The failure load of block shear was assumed to be the maximum load reached during the loading history. For all Specimens the mode of failure was the block shear. Observation during the experiments showed that crack nucleation occurred at the maximum load (failure load) so that a single crack or two symmetrical cracks nucleated after the toe of the weld at the end of tension plane for all specimens and the load suddenly dropped after crack formed. Although، no shear fracture was observed at the time of the tension plane fracture in all of the tests، a significant deformation was observed at the shear plane because of yielding of this plane.
    Keywords: Welded Connections, Gusset Plate, Block Shear, Load, Displacement
  • M. R. Kavianpour*, S. M. Mousavimehr, A.Taheri Page 119
    Abstract: Usually in the chute spillways designers are facing problems such as aeration، transverse waves، cavitations and erosion. Although many studies have been performed to determine the flow characteristics over these structures، however، little information are available on supercritical flow downstream of chutes piers and their effects on flow domain. Due to the flow interaction with the chutes piers، a supercritical and wavy flow known as rooster tail is formed. The result of this wavy flow is three kinds of transverse waves، the first one is formed downstream of the piers، the second is formed on the middle of the chute and the third is formed on the wall of the spillway. The importance of investigate this phenomenon is because of influencing on flow field and creating unbalanced hydraulics conditions. In this Study، experimental Investigation the formation of the transverse waves and its profiles are presented. Experiments were conducted on a scaled physical model of Kheirabad dam spillway، at Water Research Institute of Iran. The results showed that three types of waves are created by the placing gate''s pier on the chutes. The height of these waves can be more than twice the water depth and thus impact on the design of the side walls of chute. It was realized Froude number of flow and gate opening have the main effect on wave formation. Finally، the equations used to express the maximum height of waves and location of its formation was presented for the three types of waves.
    Keywords: Chute Spillway, Transverse Waves, Pier's gate, Rooster Tail flow, Wing flow