دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Impact of Retention Phases of Zinc Heavy Metal Contaminant on the Plasticity Properties of Bentonite in Thermal Improvement تأثیر فازهای نگهداری آلاینده فلز سنگین روی بر خاصیت خمیری بنتونیت در اصلاح حرارتی 7 19 12570 10.22034/22.6.7 FA وحید رضا اوحدی استاد گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، و عضو هیئت علمی وابسته دانشکده عمران، دانشگاه تهران سینا لطفی دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا Journal Article 1970 01 01 In geotechnical and geo-environmental projects such as thermal stabilization, thermal remediation of contaminated soils and nuclear waste disposal, clays are always exposed to heat and heavy metal contamination. The study of the effect of heavy metal contaminants and thermal treatment on the geo-environmental engineering properties of clayey soils has long been considered by many researchers. Calcium carbonate as a major component of clay soils and as a non-plastic material reduces the plasticity properties of the soil. Calcium carbonate affects the process of heavy metal adsorption by clay particles. Accordingly, the presence or absence of calcium carbonate in the soil can have a secondary effect on the plasticity properties of clay. Generally, clayey soils retain the heavy metal contaminants by four phases. These phases include retention by cation exchange, precipitation by hydroxide carbonates (oxide and hydroxide), organic fraction and residual retention. A review of the literature studies has shown that little attention has been paid to the effect of retention phases of heavy metal contaminant on the plasticity properties of bentonite in thermal improvement from a micro-structural point of view. For this reason, this study is aimed to investigate the influence of retention phases of heavy metal contaminant on the behaviour of bentonite in thermal process. A natural bentonite soil is used in this study. The soil has been decarbonated by the use of hydrochloric acid. To achieve the above mentioned objective, carbonated and decarbonated bentonite was prepared in a non-contaminated state and laboratory contaminated with heavy metal zinc (Zn) at concentrations of 5, 10, 20, 70 and 120 cmol/kg-soil. Contaminated and non-contaminated samples are first ground and then subjected to a temperature of 20, 110, 300, 400 and 500 °C for two hours. Then, by the use of Atterberg limit, XRD, pH and SSE experiments, micro-structural and macro-structural analysis of changes in carbonated and decarbonated bentonite plasticity properties has been investigated. According to the achieved results, in low concentrations of zinc heavy metals, calcium carbonate phase of heavy metal retention is the dominant phase in soil contaminant interaction process which prevents the change of bentonite structure. Therefore, the reason for the reduction of the Liquid limit is the reduction of the electrical charge of the clay particles, which is the result of lowering the pH. By an increase in contaminant content, all of the soil retention phases contribute to soil contaminant interaction process. Therefore, the role of calcium carbonate reduces in soil plasticity behaviour changes. As the temperature rises, Zinc metal as an accelerating agent has further reduced the Liquid limit in carbonated bentonite and decarbonated bentonite. In decarbonated bentonite, due to the absence of calcium carbonate, the clay particles adsorb more zinc. As a result, the effect of lowering the Liquid limit during increasing temperature by the heavy metal zinc in decarbonated bentonite is greater than in carbonated bentonite. Bentonite with its predominant sodium and zinc exchange cations loses its plasticity properties at temperatures of 400 and 500 °C, respectively, and the plastic limit for them is not measurable. در اصلاح حرارتی خاکهای آلوده، خاک رسی حاوی آلاینده فلز سنگین تحت اثر حرارت قرار میگیرد. خصوصیات خمیری به عنوان یکی از معیارهای کاربردی در ارزیابی رفتار ژئوتکنیک زیست‌محیطی خاک‌ها شناخته شده است. هدف این مقاله تعیین تأثیر فاز نگهداری آلاینده فلز سنگین بر خاصیت خمیری بنتونیت در اصلاح حرارتی خاک است. در این پژوهش بنتونیت کربناتدار و کربنات‌زداییشده در حالت غیر آلوده و آلوده به غلظت‌های مختلف فلز سنگین روی (Zn) تهیه شده است. نمونههای آلوده و غیر آلوده تحت تاریخچه حرارتی 20، 110، 300، 400 و 500 درجه سانتی‌گراد قرار گرفتهاند. سپس با استفاده از آزمایش‌های حدود اتربرگ، pH، SSE و XRD، تغییرات خصوصیات خمیری و ریزساختاری نمونه‌ها تجزیه و تحلیل شده‌است. بر اساس نتایج بدست آمده، در غلظتهای کم آلاینده، فاز کربنات کلسیم به عنوان فاز غالب در نگهداری آلاینده عمل کرده و مانع تغییر ساختار خاک شده است. با افزایش غلظت آلاینده و ورود همه فازهای نگهداری آلاینده در فرایند اندرکنش خاک-آلودگی، حضور کربنات نقش قابل‌توجهی در تغییر الگوی خمیری نداشته است. نتایج نشان می‌دهد که تغییرات غلظت آلاینده نسبت به تغییرات درجه حرارت، تأثیر بیشتری بر کاهش دامنه خمیری بنتونیت کربنات‌دار داشته است. با افزایش درجه حرارت به مقادیر بزرگتر از 400 درجه، فازهای نگهداری آلاینده در رفتار خمیری خاک نقش قابل توجهی نداشته بطوری‌که دو نمونه بنتونیت با کاتیون غالب تبادلی سدیم و کاتیون غالب تبادلی روی به ترتیب در دماهای 400 و 500 درجه سانتی‌گراد خاصیت خمیری خود را از دست داده و حد خمیری برای آنها قابل اندازه‌گیری نبوده است.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12570_0b115042dd978264d92d419b6c8a1450.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Numerical Investigation of Seismic Behavior of Beam-to-Column Connection in Rapid-Construction Steel Structures with Adjustable and Reinstallable Capability بررسی عددی رفتار لرزه ای اتصال تیر به ستون پیشنهادی در سازه های فولادی سریع الاحداث با قابلیت جمع و نصب مجدد 21 33 12571 10.22034/22.6.21 FA سید حامد خلیل پور دانشگاه قم Journal Article 1970 01 01 The importance of some factors, including providing temporary and permanent habitation, construction speed, increasing the material strength and decreasing the construction cost, have made the attention to choice of vertical and lateral load-bearing systems as one of the necessities of the construction industry in the event of natural disasters such as floods and earthquakes. The need for any building in any area depends on a variety of conditions that may arise at one time and disappear at another. In this study, for the first time in Iran, firstly, a rapid-fabricated steel structure with both temporary and permanent habitation ability, and the capability of moving, assembling and disassembling is introduced, and then the seismic behavior of it’s beam-to-column connection is evaluated for using in ordinary steel moment frames. In order to evaluate the three characteristics of stiffness, strength and ductility of the proposed connection, nonlinear analysis is done using ABAQUS/6.14.2 software, and the evaluation of the seismic behavior of the connection is conducted in accordance with the criterias of chapter B of ANSI/AISC 360-16. According to the results, section properties and length of the beam, end-plate thickness, location and diameter of the bolts, and the location of the stiffeners on the end-plate are the effective parameters on the stiffness and strength of the proposed connection. Among all parameters, end-plate thickness and diameter of the bolts are two important factors that mostly affect the stiffness of the connection. Investigations show that the proposed connection, by having the sufficient stiffness and strength, is able to withstand the entire plastic moment capacity of the beam. Also, the plastic hinge is occurred outside of the connection region and the final failure mode of the system is the plastic local buckling of the compression flange of the beam. The mentioned abilities make it possible to use the proposed beam-to-column connection in ordinary moment frames as a fully restrained and fully strength connection. در زمان وقوع بلایای طبیعی نظیر سیل و زلزله، اهمیت فاکتورهایی همچون فراهم کردن اسکان موقت و دائم، سرعت احداث، افزایش مقاومت و کاهش هزینهها، توجه به انتخاب سیستمهای باربر قائم و جانبی سازه را یکی از ضروریات صنعت ساختمان میداند. نیاز به هر ساختمان در هر منطقه‌ای، وابسته به شرایطی متنوعی است که ممکن است در یک بازه زمانی خاص به وجود آمده و در زمان دیگری از بین برود. در این پژوهش برای اولین بار در کشور ابتدا به معرفی یک سازههای فولادی سریعالاحداث (موقت و دائمی) با قابلیت جابجایی و جمع و نصب مجدد پرداخته و در ادامه به بررسی رفتار لرزهای اتصال تیر به ستون آن جهت کاربرد در قاب خمشی فولادی با شکلپذیری معمولی پرداخته میشود. به منظور بررسی سه مشخصه سختی، مقاومت و شکلپذیری اتصال پیشنهادی، از تحلیل غیرخطی در نرم افزار ABAQUS/6.14.2 استفاده شده و ارزیابی رفتار لرزهای اتصال نیز مطابق ضوابط فصل B- بند 4 آییننامه فولاد آمریکا صورت گرفته است. مطابق نتایج، مشخصات هندسی مقطع تیر، طول تیر، ضخامت ورق انتهایی، محل و قطر پیچها و همچنین محل سختکنندههای ورق انتهایی، از پارامترهای تاثیرگذار بر سختی و مقاومت اتصال فلنجی تیر به ستون هستند. در بین این پارامترها، ضخامت ورق انتهایی و قطر پیچها و به تناسب آن مقدار نیروی پیشتنیدگی پیچها از مهترین پارامترهای تاثیرگذار بر سختی اتصال میباشند. بررسیها نشان داد که اتصال پیشنهادی با داشتن سختی کافی، توانایی تحمل کل لنگر پلاستیک تیر را دارد. در این اتصال، مفصل پلاستیک در خارج از ناحیه اتصال تشکیل میشود و مد خرابی حاکم بر آن کمانش موضعی پلاستیک بال فشاری تیر است. ویژگیهای مذکور باعث میشود که اتصال مذکور به عنوان یک اتصال گیردار کامل از لحاظ سختی و مقاومت، قابلیت کاربرد در سیستم قاب خمشی معمولی پیشنهادی را دارا باشد.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12571_a0715b3d3eeed8446fc3bf227c1e4b83.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Experimental Study of the Effect of Concrete and Horizontal Bar Mats of Panel Zone in Seismic Behavior of CFT Steel Frames مطالعه آزمایشگاهی تاثیر بتن و شبکه های آرماتور افقی چشمه اتصال در رفتار لرزه‌ای قاب‌های فولادی C‌FT 35 47 12572 10.22034/22.6.35 FA مهدی علیزاده نوذزی دانشجوی دکتری دانشگاه سمنان امید رضایی فر دانشکده مهندسی عمران دانشگاه سمنان مجید قلهکی دانشکده مهندسی دانشگاه سمنان Journal Article 1970 01 01 Due to the increasing population and lack of construction space, the use of high-rise buildings around the world is inevitable, so the use of sections with high strength to weight ratio that take up less space has been considered by researchers. One of the sections that has been considered by researchers and engineers to achieve this goal is composite columns, especially steel filled with concrete (CFT). These columns use the advantages of steel and concrete both and also have advantages such as eliminating column formwork in construction, providing complete enclosure conditions for concrete, preventing concrete parts from collapsing and tearing from the steel profile of the column and delay. The buckling of steel sheaths due to the presence of concrete is more common than other composite columns. CFTs also have higher strength, lateral stiffness and ductility than reinforced concrete columns of the same dimensions. The use of external stiffeners for replacement with continuity plates has been considered by researchers and design engineers and various forms have been proposed so far. The results of previous research have shown that external stiffeners are a good alternative to continuity plates. In the present study, the behavior of steel frames with Hollow Steel Sections(HSS) and Concrete Filled Tube(CFT) Columns has been investigated. After launching the test setup and locating the displacement meters and dynamometers, the structure is subjected to cyclic loads according to the defined loading protocol. Three samples of two-opening and two-story frames with hollow box columns (HSS), concrete filled box (CFT) and concrete filled box with horizontal reinforcement nets have been evaluated experimentally and different parameters Their strength, ductility, hardness, energy absorption and cyclic behavior have been studied. In addition, the impact of the presence of concrete and horizontal reinforcement nets has been evaluated. On the other hand, in order to investigate the effect of using external stiffeners and horizontal bar mats in the frame, all connections of the two-story frame of the present study selected of this type. The results show that the use of concrete has improved the strength of connection due to the reduction of the buckling of the column plates, but the ductility has decreased. External stiffeners are used in all specimens, and as expected, the plastic hinge is moved into the beam, providing the idea of strong column-weak beam. In another part of the research, the behavior of the CFT frame and The presence of horizontal bar networks of the panel zone, which shows its effect of it in improving the behavior of the frame. The use of concrete in steel sections increases the strength of the frame, but since it is used in frames with CFT columns, beams with weaker sections show little reduction or little increase due to the use of concrete properties in pressure and Steel is in tension. On the other hand, the presence of concrete reduces the buckling of the column plate. In addition, the box-shaped sections around the concrete cause the concrete to be enclosed and ultimately increase the strength and energy absorption of the structure. استفاده از سختکنندههای خارجی جهت جایگزینی با ورقهای پیوستگی مورد توجه محققین و مهندسان طراح قرار گرفته است و تاکنون اشکال مختلفی از آن ارائه شده است. نتایج تحقیقات گذشته نشان داده که سختکنندههای خارجی جایگزین مناسبی برای ورقهای پیوستگی میباشند. در تحقیق حاضر به بررسی رفتار قابهای فولادی با ستونهای قوطی شکل خالی و پرشده با بتن پرداخته شده است. از طرفی جهت بررسی تاثیر استفاده از سختکنندههای خارجی و شبکههای آرماتور افقی در قاب، تمامی اتصال قاب دو طبقه و دهانه تحقیق حاضر از این نوع انتخاب شده است. نتایج بررسیها نشان میدهد که استفاده از بتن سبب بهبود مقاومت اتصال بعلت کاهش کمانش ورقهای ستون شده است، ولی شکلپذیری کاهش نشان میدهد. در تمامی نمونهها از سختکنندههای خارجی استفاده شده است و همانطور که انتظار میرفت مفصل پلاستیک را به داخل تیر منتقل کرده و سبب فراهم نمودن ایده تیر ضعیف-ستون قوی شده است. در بخشی دیگر از تحقیق، رفتار قاب با ستونهای فولادی پر شده با بتن و حضور شبکههای آرماتور افقی چشمه اتصال مورد بررسی قرار گرفته است که نشاندهنده تاثیر آن در بهبود رفتار قاب است. استفاده از بتن در مقاطع فولادی سبب میشود مقاومت بتن بیشتر شود اما از انجاییکه در قاب با ستون CFT از تیرهایی با مقاطع ضعیفتر استفاده شده اندکی کاهش نشان میدهد و یا افزایش چندانی نشان نمیدهد که علت آن استفاده از خصوصیات بتن در فشار و فولاد در کشش است. از طرفی حضور بتن سبب کاهش کمانش ورق ستون میشود، علاوه بر این مقاطع پیرامونی بتن سبب محصورشدگی بتن و افزایش مقاومت و جذب انرژی سازه میگردد.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12572_4cba8b40e26654975d5ed2256eeba2e2.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Calibration of the Dynamic Model of the Concrete Bridge Railway by Genetic Programing Algorithm دقت‌بخشی مدل دینامیکی پل‌ بتنی راه‌آهن توسط الگوریتم برنامه‌نویسی ژنتیک 49 64 12573 10.22034/22.6.49 FA امین شفائی زاده دانشکده عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران. احمد رضا جعفریان مقدم دانشکده عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران. علیرضا قاری قرآن دانشکده عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران. Journal Article 1970 01 01 In the present study, the results of two numerical finite element models prepared for the dynamic behavior of a concrete bridge in the rail transport network have been modified using the GP algorithm compared to the field data. In this research, taking into account the logical error for the data obtained from the two numerical models and field survey, in addition to modifying the results of models in the field of frequency, acceleration and displacement, the assumed values in the analyses in the error range should be corrected. The results of the GP algorithm showed the success of the algorithm in reducing errors between numerical and field results; so that the errors are limited in the range of %. The bridge studied in this paper is the Arroyo Bracea Bridge in Spain that is made of concrete beams and slabs. This is a bridge with two 15.25 m spans and a 45-degree angle with I-shaped beams crossing two railways. This bridge is modeled with two finite element methods and then is measured via a field survey to evaluate the results of the both models. Then, the difference between the results of the two numerical models and field survey is reduced by proposing the GP algorithm. This bridge is modeled by SAP2000 using orthotropic plate, isotropic plate and beams model. In both models, 6 degrees of freedom are considered for each point, and the interaction between the train and the bridge is neglected. The values of mass, modulus of elasticity, cross-sectional specifications, and degree of stiffness of the support are determined for each model. Accuracy of dynamic parameters was obtained from the studied bridge and experimental samplings are conducted from two finite element models. In addition to surveying the dynamic specifications of the soil around the bridge, in this study, the natural frequency of the bridge is obtained with analysis of modals and values of acceleration and displacement in traffic load conditions by installing the piezoelectric accelerometers at 11 points of the bridge. In this study, the soil characteristics around the bridge were also examined. First, by explaining the basics of the GP algorithm, the algorithm prepared in this article was introduced. The data on cross-sectional values, modulus of elasticity, and mass were selected as effective parameters from the initial data of the models and were randomly recorded along with field data in the error range of 1000. For having data with the same level, the values of parameters were normally distributed. Then, by implementing the algorithm proposed for the initial data of each model, a mathematical equation was presented per field data. These equations, in addition to reducing the error of the results of the model, also modify the initial data by providing correction coefficients. The proposed algorithm reduces the error data by 20.31% for acceleration on the part of the bridge deck. Given the importance of dynamic behavior of the bridges in high-speed or heavy-load lines, the high accuracy of the results of the analyses related to this behavior is very important. However, the use of GP algorithm for calibration in analysis of bridge dynamic behavior is very restricted and there is still a possibility of development and improvement. One of the achievements of this paper is that it can be used in similar issues by providing mathematical equations, modifying initial parameters with correction coefficients, and significant reduction in error values. For further research, it is also suggested to investigate the matching factor in specific vectors in the modal analysis via this method. Determining the optimal values of the proposed algorithm parameters using the other methods and sensitivity analysis of GP algorithm compared to the changes in parameters are among the other proper suggestions for subsequent research. از جمله راهکارهای موثر در بهبود ظرفیت خطوط ریلی، افزایش در مولفههای ترافیکی از جمله ارتقای سرعت و بارمحوری است، که این امر، شدت اثرات دینامیکی در سازه را به دنبال خواهد داشت. بنابراین کنترل آثار دینامیکی ناشی از بارهای وارد به سازه در سلامت و ایمنی سازهها بسیار با اهمیت است. بررسی رفتار دینامیکی سازهها توسط تحلیل عددی از طریق مدلسازی و آزمایشگاهی صورت می‌گیرد. با اینحال، در سازههای پیچیده، نتایج حاصل از دادههای تحلیل عددی دارای اختلاف نسبت به دادههای آزمایش میدانی است. استفاده از الگوریتمهای محاسبات هوشمند[1] از مهمترین روشهای متداول به منظور کاهش خطای مدل عددی می‌باشد. در نتیجه، پژوهش حاضر سعی دارد با از استفاده الگوریتم برنامه‌نویسی ژنتیک[2] (GP)، اختلاف نتایج دینامیکی حاصل از دادههای مدل عددی و میدانی پل دو خطه راهآهن آریور بارسا در مسیر مادرید-سویا و تحت بار ترافیکی پرسرعت را به حداقل برساند. الگوریتم پیشنهادی GP قادر است که روابط ریاضی مناسب و ضرائب اصلاحی را معرفی نماید تا بتوان نتایج به دست آمده را برای سازههای مشابه نیز تعمیم داد. پل مورد مطالعه در نرمافزار SAP2000 مدلسازی و نتایج به دست آمده با استفاده از GP، دقتبخشی شد. نتایج نشان داد که الگوریتم پیشنهادی، مقادیر به دست آمده از تحلیل مودال و نیز تاریخچه زمانی را با دقت بیشتری نسبت به مدل اولیه، ارائه میکند. اجرای الگوریتم منجر به کاهش خطا در تحلیل‌های مودال تا %88/1 برای مود سوم سازه‌ای، کاهش %31/20 برای مقادیر شتاب و کاهش %68/2 برای تغییر مکان قسمتی از عرشه سازه شد. [1] Intelligent Computing Algorithm [2] Genetic Programing (GP)

https://mcej.modares.ac.ir/article_12573_9cbe38ee91368cef7c0f22de9c3461e3.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Experimental Investigation of Hydraulic Jump in Sudden Contraction with Rough Bed بررسی آزمایشگاهی پرش هیدرولیکی در تنگ شدگی ناگهانی با بستر زبر 65 77 12574 10.22034/22.6.65 FA رسول دانشفراز استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران امیر نجیبی دانشجوی آب و سازه های هیدرولیکی . دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه Journal Article 1970 01 01 One of the most important problems in downstream hydraulic structures is the destructive kinetic energy of the flow. Experts always try to properly design and reduce the effect of this destructive force on the downstream of hydraulic structures in rectangular channel. The aim of this study was to investigate the effect of sudden contraction with the rough bed of contracted section on the relative energy dissipation in the supercritical flow. Three types of constrictions with widths of 5, 10 and 15 cm and three roughnesses with average diameters of D50=0.8, 1.28 and 2.08 cm and range of Froude number 2.5 to 7.5 and relative contracting 0.5 to 0.83 was examined. Experimental results showed that with increasing the upstream Froude number, the upstream relative energy dissipation (ΔE/EA) increases. Also, by applying roughness to the bed of all three sections of contracting, it was observed that energy dissipation increased significantly so that the highest energy dissipation with 78.35% increase related to 15 cm contracting and the lowest energy dissipation with 43.35% increase related to the contracting of 5 cm. The relationships extracted to estimate the relative energy dissipation showed that the results are in good agreement with the experimental data with a correlation coefficient of 0.927 and a normalized square absorption line of 0.02. یکی از مهمترین معضلاتی که در پاییندست سازههای هیدرولیکی وجود دارد، انرژی مخرب جنبشی جریان است. همواره کارشناسان سعی در طراحی مناسب و کاهش اثر این نیروی مخرب در پاییندست سازه های هیدرولیکی را دارند. تحقیق حاضر با هدف بررسی زبری کف مقطع تنگشدگی برمیزان استهلاک انرژی درجریان فوق بحرانی در کانال مستطیلی شکل انجام شد. سه نوع تنگ شدگی با عرضهای 5، 10 و 15 سانتیمتر و سه زبری با قطرهای متوسط0.8 ,1.28 ,2.08 D50= سانتیمتر و محدوده عدد فرود 7.5≤ FrA≤ 2.5 و انقباض نسبی 0.5 تا 0.83 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش عدد فرود جریان بالادست، استهلاک انرژی نسبی بالادست ( ΔE/EA ) افزایش مییابد. همچنین با بکارگیری زبری در کف هرسه مقطع تنگشدگی مشاهده شد که استهلاک انرژی بطور چشمگیری افزایش یافت بطوریکه بیشترین استهلاک انرژی با 78.35 درصد افزایش مربوط به تنگشدگی 15 سانتیمتر و کمترین استهلاک انرژی با 43.35 درصد افزایش مربوط به تنگشدگی 5 سانتیمتری میباشد. روابط استخراج شده برای تخمین استهلاک انرژی نسبی نشان داد که نتایج آن با دادههای آزمایشگاهی مطابقت خوبی با ضریب همبستگی 0.927 و خطای جذر میانگین مربعات نرمال شده 0.2 دارند.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12574_a65f0f2858823c52bede86fe8d115ff5.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Evaluation of Effective Parameters in Bonding Strength of Bars in Reinforced Concrete with Insufficient Development Length in Pullout Test ارزیابی پارامترهای موثر بر چسبندگی میلگرد فاقد طول مهاری کافی در آزمایش بیرون‌کشیدن میلگرد از بتن 79 94 12575 10.22034/22.6.79 FA فرهنگ فرحبد استادیار و عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی امیر شهرابی فراهانی دانشجوی دکترای مهندسی عمران زلزله مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی Journal Article 1970 01 01 The performance of steel rebars in reinforced concrete is always complicated and important. Each reinforced concrete element contains two parts, including concrete and steel rebars. Under severe forces, the behavior of reinforced concrete structures and their elements is dependent on the interaction between steel and concrete. Due to the composite nature of these structures, their performance is complex and might be studied in different aspects. Incorrect evaluation of this item will lead to the wrong design. Although this performance affects all parts of a concrete structure, development length and lap splice are the most significant parts. One of the common tests, in evaluating the steel reinforcing bars' performance, is the pullout test, however, there are deficiencies in different investigations. In this research, five pullout specimens were tested, containing four specimens with confined and one with unconfined concrete, which had three different bar sizes including 20, 22, and 25 mm. Tests were conducted on 300 mm cube specimens and 250 mm development length of steel rebars which was insufficient. Rebars with sufficient development length have a different performance. The testing method was monotonic and the compressive strength of concrete was 23 MPa. Normally two cracking and damaging mechanism is observed. It is pullout of rebar or splitting of concrete. In confined concrete pullout occurs, while in an unconfined specimen, splitting of the concrete takes place so the bonding strength and axial force tend to zero much faster. Using these results and results from other researches, some important parameters in the field of bonding and slippage of rebars, including compressive strength of concrete, rebar size, force direction (pulling or pushing), and confinement of concrete were investigated and some equations with high accuracy were proposed to generalize available results to desired results. For verifying and increasing the range of results, three valid kinds of research are used, which confirm the accuracy of results and equations. This study showed that the bonding strength would increase 20 percent by 50 percent increase in compressive strength of concrete. Moreover, by changing the bar diameter from 20 to 22 and 25 mm, for a constant compressive strength of concrete, bonding strength decreases 4.3 and 10.6 percent respectively. By using the proposed equation, maximum bond strength for different bar sizes may be evaluated. Besides, maximum bond strength is reduced up to 40 percent of a confined specimen, and the slippage corresponding to maximum bond strength is reduced 15 to 30 percent as the result of using unconfined concrete. In the same way, for the same bar diameter, pullout force reduced up to 40 percent. The slippage corresponded to maximum bonding strength is about 1.4 to 2 mm for confined concrete and 0.25 to 0.45 mm for unconfined concrete. Bond strength and slippage of rebars vary in compressive and pulling forces. This is due to the axial behavior of the rebar's head in compression. The compressive axial force of the bar may increase the bonding strength up to 10 percent, comparing to pulling axial force. عملکرد میلگرد مدفون در داخل بتن، همواره یکی از موضوعات پیچیده و مهم در سازه‌های بتن‌آرمه به شمار می‌رود. یکی از آزمایش‌های رایج، در زمینه برآورد رفتار میلگرد در بتن، آزمایش بیرون‌کشیدن میلگرد (Pullout Test) است، ولی با وجود تحقیقات متعدد در این زمینه کاستی‌هایی به چشم می‌خورد. در این پژوهش، پنج آزمایش بیرون کشیدن میلگرد شامل چهار نمونه با بتن محصور شده و یک نمونه با بتن غیر محصور، با در نظر گرفتنِ سه قطر مختلف میلگرد انجام شد. به کمک نتایج حاصله و نتایج پژوهش‌های قبلی، برخی از پارامترهای مهم در زمینه رفتار چسبندگی و لغزشِ میلگرد، از جمله اثر مقاومت بتن، قطر میلگرد، فشاری یا کششی بودن نیروی وارده و محصورشدگی بررسی و روابطی با دقت مناسب برای آن‌ها ارایه شد تا بتوان با استفاده از این روابط، نتایج موجود و در دسترس را به حالت مورد نظر تعمیم داد. برای صحت سنجی و افزایش دامنه نتایج، از سه تحقیق معتبر دیگر در این زمینه استفاده شده است که دقت روابط و نتایج به دست آمده را تایید می‌نمایند. روابط حاصل از این تحقیق نشان داد که تنش چسبندگی، با افزایشِ 50 درصدی مقاومت فشاری بتن، تا حدود 20 درصد افزایش می‌یابد. به علاوه، بر اساس روابط ارایه شده، با تغییر قطر میلگرد از 20 به 22 و 25 میلی‌متر، برای یک مقاومت فشاری ثابت، تنش چسبندگی به ترتیب به میزان 13 و 27 درصد کاهش می‌یابد. همچنین عدم محصورشدگی نمونه، تنش چسبندگی حداکثر را تا 40 درصدِ تنش حالت محصور شده و لغزش متناظر با تنش حداکثر را بین 15 تا 30 درصد کاهش می‌دهد. فشاری بودن نیروی محوری میلگرد نیز در مقایسه با نیروی کششی، تا حدود 10 درصد تنش چسبندگی را افزایش می‌دهد.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12575_7c1bbdaebec5e20e91db1fe61221228f.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Fuzzy Semi-active Control of Adjacent Buildings Connected with MR Dampers Under Far and Near-field Earthquakes کنترل نیمه فعال فازی سازه های مجاور متصل شده با میراگر سیال مغناطیسی تحت زلزله های حوزه دور و نزدیک 95 108 12576 10.22034/22.6.95 FA محسن بهمئی دانشگاه تهران سیدمهدی زهرایی دانشگاه تهران Journal Article 1970 01 01 Damages caused by the impact of adjacent structures in past major earthquakes have shown the importance of structural control systems to reduce the seismic risk of the impact of structures. Connecting energy dissipation devices to adjacent buildings is a practical and effective approach to prevent collisions as well as reduce the seismic responses of structures, and this issue has been an active research field in recent years. One of the semi-active control methods is the use of MR dampers. These dampers use a magnetic fluid that produces large damping forces in a piston-cylinder system that can be controlled instantly by changing the applied voltage to the damper. The Bouc-wen model has been used to take advantage of the unique properties of MR damper as well as to consider its inherent nonlinear behavior. In this study, to evaluate the performance of MR dampers using a fuzzy control system, three- and nine-story standard structures under seismic excitation of two near-field earthquakes including Kobe (1995) and Northridge (1994) and two far-field earthquakes including El centro (1940) and Kern county (1952) with maximum accelerations of 0.1g to 1g are investigated. The MR damper is connected to the third floor level of the two structures and can produce a controlled force equivalent to 1000 kN. The fuzzy system is designed based on the displacement of the third floor of two structures to reduce the risk of collision of structures as well as reduce seismic responses. the benchmark buildings have been modeled in OpenSees and the fuzzy control system was implemented in MATLAB software. The displacement responses of the third floor of structures are considered as the input value of the fuzzy system and the required voltage of MR damper is considered as the output value of the fuzzy system. In addition, triangular membership functions have been used to determine the degree of membership of input values. In general, the control system designed under far-field earthquakes has shown better performance in reducing the responses of two structures compared to near-field earthquakes. According to the results obtained from the dynamical analysis, the fuzzy system used under far-field earthquakes compared to near-field earthquakes and based on evaluation criteria of J1 (maximum roof displacement), J2 (maximum roof acceleration), J3 (maximum Base shear) and J4 (maximum relative displacement of floors) in three-story building 17.35, 4.94, 3.58, 12.17% and in nine-story building 7.93, 7.05, 0.67, 9.13% showed better performance, respectively. Also, according to the evaluation criterion of J5, which is related to the minimum required gap between two buildings, the fuzzy system used under far-field earthquakes has shown 9.71% better performance than near-field earthquakes. خرابیهای ناشی از برخورد سازه های مجاور در زلزله های بزرگ گذشته ، اهمیت سیستم های کنترل سازه را برای کاهش خطر لرزه ای ناشی از برخورد سازه ها نشان داده است. اتصال ساختمان های مجاور با دستگاههای اتلاف انرژی، یک رویکرد عملی و موثر برای جلوگیری از برخورد و همچنین کاهش پاسخهای لرزه ای سازهها است و این موضوع در سالهای اخیر، یک زمینه تحقیقاتی مدنظر بوده است. در این مطالعه، جهت شناخت عملکرد میراگر سیال مغناطیسی با استفاده از سیستم کنترل فازی، سازه های معیار سه و نه طبقه تحت تحریک لرزه ای دو زلزله حوزه نزدیک و دو زلزله حوزه دور با بیشینه شتاب های 0.1g تا 1g مورد بررسی قرار میگیرند. میراگر سیال مغناطیسی در تراز طبقه سوم دو سازه متصل شده است و ظرفیت تولید نیروی کنترلی معادل 1000 کیلونیوتن را دارد. سیستم فازی بر اساس جابجایی طبقه سوم دو سازه با هدف کاهش خطر برخورد سازهها و همچنین کاهش پاسخهای لرزهای طراحی شده است. بصورت کلی سیستم کنترلی طراحیشده تحت زلزلههای حوزه دور در مقایسه با زلزلههای حوزه نزدیک، عملکرد مناسبتری در کاهش پاسخهای دو سازه از خود نشان داده است و از دیدگاه کاهش احتمال برخورد سازهها، سیستم فازی مورد استفاده تحت زلزلههای حوزه دور نسبت به حوزه نزدیک، 71/9درصد عملکرد بهتری از خود نشان داده است.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12576_75ddbac9b7f6a451cdd72d6289caff1c.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Experimental Investigation of Dispersion Capability of Halloysite Nanotube in the Cementitious Environment بررسی آزمایشگاهی قابلیت پراکندگی نانولوله‌های هالوسیت در محیط سیمانی 109 123 12577 10.22034/22.6.109 FA مهرداد رزاقیان قادیکلائی دانشگاه علم و صنعت ایران اصغر حبیب‌نژاد کورایم دانشگاه علم و صنعت ایران Journal Article 1970 01 01 Cementitious composites are mainly used in the construction industry due to their good characteristics such as low cost, acceptable compressive strength, and easy access. However, there are many weaknesses in these materials, including low tensile strength, brittle behavior, and unacceptable durability (service life), which need to be improved to achieve more sustainable constructions. Nowadays, the using of nanotechnology have been growing and nanomaterials have been widely used in compound with a multitude of conventional materials. The outstanding chemical and physical properties of nanomaterials enable them to play a key role in various applications, such as modifying the material structure, ameliorating the properties of the material, and manufacturing modern multifunctional products. Recent advances in nanotechnology have led to produce nano-sized particles that can improve the durability performance of construction materials. Nanoparticles such as nano-silica, nano-Fe2O3, nano-clay, carbon nanotube (CNT), nano-Al2O3, nano-TiO2, and graphene oxide have been used to enhance the properties of cementitious composites. The performance of halloysite nanotube on the characteristics of cementitious composites has been studied less than other nanomaterials. Although the positive effects of nanomaterials such as halloysite nanotube (HNT) on the properties of cementitious composites have been proven, the very important issue of the correct and proper dispersion of nanomaterials in the cementitious environment has not been studied acceptably. The high surface energy and interparticle forces, including van der Waals, hydrogen bonding, and electrostatic interactions, make the nanomaterials highly susceptible to agglomeration. The aggregates of nanomaterials not only decrease their benefit but also act as potential weak spots in cementitious composites that can cause stress concentration, therewith diminishing the mechanical properties of cementitious composites. In this regard, the current paper investigated the effective factors on the agglomeration of halloysite nanotube (HNT) in the cementitious alkaline environment. Finally, this paper presented an approach for solving the problem of HNT agglomeration. Results showed that Ca2+, K+, and Na+ ions as alkaline agents of cement environment are the main factors to provide a state for HNT agglomeration. Among them, Ca2+ has more effect in agglomeration of halloysite nanotube due to the bridging effect between halloysite particles. From the results, the dispersion of HNT made better with increasing the alkalinity of cement environment until pH=11, while after this pH, the agglomeration of HNT started and the intense of agglomeration raised with the increase of pH, where it reached a maximum value at pH=13.5. Common approaches to nanoparticle dispersion are through physical methods (e.g., ultrasonic, high shear mixing, ball milling, etc.) and chemical methods (e.g., chemical modification of nanoparticle surfaces, use of dispersants such as surfactants, etc.). For the cementitious systems, a combination of ultrasonic and surfactant is mostly suggested. In this research, the effect of various surfactants on overcoming the agglomeration of halloysite nanotube in the cementitious environment was studied. The results indicated that the Polycarboxylate-based surfactant has better performance on improving the dispersion of HNT compared to that of other surfactants. Furthermore, incorporation of 3 wt% HNT enhanced the compressive, flexural and sorptivity of plain mortar up to 26, 22, and approximately 28%, respectively. The outcomes of the current paper display the fact that it is necessary to have special attention on the subject of the proper dispersion of nanomaterials in the cementitious environment for achieving the maximum efficiency of nanomaterials. اگرچه اثرات مثبت نانومواد بر خصوصیات کامپوزیت‌های سیمانی اثبات شده است، اما مبحث بسیار مهم پراکندگی صحیح نانومواد در محیط سیمانی، به شکل قابل‌قبول مورد تحقیق و پژوهش قرار نگرفته است. بر همین اساس، در این مقاله به طور جامع به عوامل موثر بر کلوخه‌شدگی نانولوله‌های هالوسیت در محیط قلیایی سیمان پرداخته شده است و در نهایت راهکاری مبنی بر رفع مشکل کلوخه‌شدن این نانومواد در محیط سیمانی ارائه گردیده است. نتایج حاکی از آن است که وجود یون‌های Ca2+، K+ و Na+ به عنوان قلیایی‌های محیط سیمان عامل اصلی در تمایل نانوهالوسیت‌ها به کلوخه‌شدگی هستند، این‌درحالی‌است که یون‌های کلسیم به سبب ایجاد خاصیت پل‌زدگی با شدت بیشتری موجب کلوخه‌شدن نانومواد می‌شوند. مطابق نتایج، با افزایش میزان قلیاییت محیط سیمان تا pH=11 پراکندگی نانومواد بهبود می‌یابد. پس از pH=11 کلوخه‌شدگی هالوسیت آغاز شده و با افزایش قلیاییت این میزان کلوخه‌شدگی نیز شدت بیشتری پیدا می‌کند و در pH=13.5 به حداکثر مقدار می‌رسد. همچنین با استفاده از عامل‌های فعال سطحی‌‌ مختلف، که یکی از انواع روش‌های بهبود پراکندگی نانومواد می‌باشد، سعی گردید بر مشکل کلوخه‌شدگی نانوهالوسیت غلبه گردد. نتایج نشان داد عامل‌های فعال سطحی‌‌ پایه پلی‌کربوکسیلات به مراتب عملکرد بهتری را از خود نشان می‌دهند. همچنین مشاهده گردید 3 درصد وزنی هالوسیت اصلاح‌شده با عامل فعال سطحی نه تنها می‌تواند بیش از 26 و 22 درصد به ترتیب مقاومت فشاری و مقاومت خمشی ملات را نسبت به نمونه کنترل افزایش دهد، بلکه موجب کاهش حدود 28 درصدی نرخ جذب آب ملات سیمانی نیز می‌شود.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12577_a01ef14cfea1aaacee576832f80ab8da.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 The Effect of Quorum Quenching System on Microbial Predation Mechanism in Excess Sludge Reduction تأثیر پدیدۀ تخریب حد نصاب احساس بر عملکرد سازوکار شکار میکروبی درکاهش لجن مازاد 125 133 12578 10.22034/22.6.125 FA پونه وثوقی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران-محیط زیست،دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل حسن امینی راد دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی عمران،گروه مهندسی محیط زیست Journal Article 1970 01 01 Abstract: The removal and treatment of sludge from municipal wastewater treatment plants is important due to environmental factors, so there is a significant incentive to discover and develop strategic plans to reduce excess sludge production in sewage treatment processes. Activated sludge system is used as the main biological process for municipal and industrial wastewater treatment and an excess sludge production rate in this process is between 15-100 liters per kilogram of removed BOD5. One of The usages an anaerobic reactor in the activated sludge system known as the Cannibal process that is one of the conventional methods used to reduce the sludge production rate at the sewage treatment line, which has low operating costs and relative simplicity to process design. The system's overall reducing efficiency is generally up to 50%. The purpose of this process is less production of sludge and also improvement of wastewater quality. In order to achieve reduction in excess sludge production, different mechanisms are considered which include microbial predation, uncoupling metabolism, endogenous metabolism and lysis-cryptic growth. The microbial predation mechanism is one of the important mechanisms in the cannibal process that is a suitable choice for reduction of excess sludge because of its low strategic cost and environmental compatibility. The objective of this research is the applicability of Quorum quenching (QQ) phenomenon in a conventional Cannibal process for enhancing the microbial predation mechanism to improve the efficiency of reducing sludge and other effective sludge parameters. Quorum sensing system is a new method of managing social behavior of microbial Population. The decomposition of Acyl Homosserine Lactones (AHL) is the most usable and practical way for creating disturbance in Quorum sensing system. For increasing the free bacteria population, Quorum quenching agent is used in the aerobic tank. These enhance microbial predation and show decrease in Extracellular Polymeric Substances (EPS). So far many bacteria with QQ feature are reported in biological wastewater treatment reactors. The basis of this project was designed in two laboratory phases and the reactors were operated with synthetic wastewater. In the first phase, the cannibal process was used in the form of a laboratory reactor, and in the second phase, by installing a separate aeration reactor and adding the Rhodococcus sp.BH4 bacteria, a quorum quenching bacteria, in a polymeric structure of alginate and introduced as QQ beads. The modified Cannibal process was designed. Microbial predation mechanism is one the methods that increase population of eukaryotic predators by changing the microbial structure of activated sludge system; by this method, efficiency of reduction of excess sludge production is increased. The results showed that the presence of QQ grains led to an increase in the number of eukaryotic species. The yield coefficient (Yobs) in the modified Cannibal and the control Cannibal was 0.389 and 0.092, respectively, with a significant decrease of 77%. Also, the results of EPS, which indicates the proper functioning of this system, has been analyzed and investigated. The applied QQ primary treatment enhances the Microbial predation mechanism in Cannibal system, significantly improve the efficiency of this system, and biological excess sludge notably is decreased. Keywords: Excess Sludge, Cannibal Process, Microbial Predation, Quorum Sensing/Quenching پیشینه: امروزه دفع و تصفیه لجن ناشی از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به دلیل عوامل زیست‌محیطی حائز اهمیت است. استفاده از راکتور بی‌هوازی جانبی در سیستم لجن فعال که با نام تجاری کانیبال(Cannibal) شناخته می‌شود، یکی از روش‌های به‌کار رفته برای کاهش نرخ تولید لجن در خط تصفیه فاضلاب می‌باشد. در این پژوهش با هدف طراحی یک سیستم ترکیبی مناسب از فرآیند کانیبال و پدیده‌ی تخریب حد نصاب احساس QQ(Quorum Quenching) و به‌دنبال آن تقویت مکانیسم شکار میکروبی به بهبود راندمان کاهش لجن مازاد پرداخته‌ شده‌است. روش: بر این اساس این پروژه در دو فاز آزمایشگاهی طراحی شد و راکتورهای مربوطه با فاضلاب مصنوعی راهبری شدند. در فاز اول از فرآیند کانیبال در قالب یک راکتور آزمایشگاهی استفاده شد و در فاز دوم با تعبیه کردن یک راکتور هوادهی مجزا و اضافه کردن باکتری Rhodococcus sp. BH4، باکتری خاموش‌کننده‌ی حدنصاب احساس(Quorum Sensing) که در یک ساختار پلیمری آلژینات قرار گرفتند و به‌عنوان دانه‌های QQ معرفی می‌شوند فرآیند کانیبال اصلاح شده طراحی شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که حضور دانه‌های QQ منجر به افزایش چشم‌گیر جمعیت یوکاریوت‌های شکارچی، پرتوزوآها، شده‌است. همچنین ضریب بازدهی (Yobs) در راکتور کانیبال شاهد و کانیبال اصلاح شده به ترتیب برابر 389/0 و 092/0 بدست آمد که کاهش چشم‌گیر 77 درصدی را به‌همراه داشته‌است. احداث تانک پیش‌تصفیه QQ باعث تقویت مکانیسم شکار میکروبی در سیستم کانیبال و افزایش چشمگیر راندمان این سیستم شده و لجن مازاد بیولوژیکی به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. کلمات کلیدی: لجن مازاد، فرآیند کانیبال، شکار میکروبی، تخریب حد نصاب احساس

https://mcej.modares.ac.ir/article_12578_fdd73fe694d1c8e25b44c49f91906b9c.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Evaluation of Compressive Strength and Durability of Fibrous Concrete Containing Polypropylene Fiber, Polycarboxylate Ether and E207 ارزیابی مقاومت فشاری و دوام بتن الیافی حاوی ماده الیاف پلی پروپیلن، پلی کربوکسیلات اتر و E207 135 149 12579 10.22034/22.6.135 FA محمدرضا پیریایی دانشگاه آزاد یزد مهدی کماسی گروه عمران دانشگاه آیت اله العظمی بروجردی(ره) Journal Article 1970 01 01 AbstractIn recent years, many studies have been conducted on the mechanical properties and durability of fiber concrete. These types of concretes are used in the reinforcement and repair of high-rise structures. In this study, the effect of mixing fiber concrete with 1 to 6% of additives including E207 and polycarboxylate ether separately with polypropylene fibers using durability tests including bulky water absorption tests, electrical resistance, rapide chloride penetration (RCPT) as well as compressive strength of concrete have been investigated. In addition, to study the microstructure of cement paste containing polypropylene fibers and polycarboxylate ether additives and E207 additive, X-ray diffraction (XRD) spectroscopy scanning electron microscopy (SEM) and X-ray chemistry tests were used. The results show that with the addition of polycarboxylate ether and polypropylene fibers (sample A) the permeability of chlorine ion in the samples was reduced uniformly so that the maximum reduction in chloride permeability in sample A was 51% while The addition of E207 additive and polypropylene fibers (sample B) reduced the permeability of chloride in concrete by 35% compared to the control sample. On the other hand, by adding additives A and B in the mixing design, the water absorption of concrete in samples A decreased by 27% and in samples B, 21% compared to the control sample. Also, the addition of polypropylene fibers in the amount of 0.6 kg/m3 reduced the electrical resistance of concrete in the samples by 5% compared to the control sample. The electrical resistivity in samples A increased by 213% and in samples B by 268% compared to the control sample. Compressive strength in samples A increased by 134% and 56% compared to the control sample of 7 and 28 days, respectively. And the highest compressive strength in B samples at 7 and 28 days of age increased by 38% and 39% compared to the control sample, respectively. In addition, by adding E207 to sample B, the compressive strength of the samples was reduced by more than 4%. Also, the results of SEM experiment showed that by adding polycarboxylate ether additive and E207 additive to the concrete microstructure concrete mix design, both samples were more homogeneous and dense than the control sample. The water apsorbtion less aligned .The results of XRD and XRF experiments on the samples showed that by adding polycarboxylate ether and E207 additives to the samples, more calcium silicate gel was formed and the aggregate pores were more cohesive and cohesive than the control sample, which confirms the results. Compressive strength test of concrete. According to the mentioned results, it can be concluded that with the addition of polycarboxylate ether and E207 additives, the durability and compressive strength of fiber reinforced concrete with polypropylene fibers are significantly increased against aggressive factors and concrete structures in the design. Mix concrete using additives according to this research. They will have a longer life and greater resistance to the aggressive agents of concrete structures, especially chloride, which will be economically viable in large projects چکیده در سالهای اخیر، مطالعات بسیاری در زمینه خصوصیات مکانیکی و دوام بتنهای الیافی انجام شده است. این نوع بتن ها در مقاوم‌سازی و ترمیم سازه های بلند مرتبه استفاده می شوند. در این پژوهش، تأثیر اختلاط بتنهای الیافی با میزان 1 تا 6 درصد مواد افزودنی شامل ماده E207 و ماده پلی کربوکسیلات اتر به طور جداگانه با الیاف پلی پروپیلن با استفاده از آزمایش های دوام شامل آزمایش های جذب آب حجمی، مقاومت ویژه الکتریکی، نفوذ تسریع شده یون کلر(RCPT) و همچنین مقاومت فشاری بتن مورد بررسی قرار گرفته است. بعلاوه، جهت مطالعه ریزساختار خمیر سیمان حاوی الیاف پلی پروپیلن و مواد افزودنی پلی‌کربوکسیلات اتر و افزودنیE207 از آزمایشهای طیف سنجی تفرق اشعه ایکس(XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و آزمون ترکیب شیمیایی به روش XRF استفاده شده است. نتایج بدست آمده پژوهش نشان می‌دهد که با اضافه کردن افزودنی پلی‌کربوکسیلات اتر و الیاف پلیپروپیلن(نمونه A) نفوذ پذبری یون کلر در نمونه ها به صورت یکنواخت کاهش یافت بطوری که بیشترین کاهش نفوذ پذیری کلرید در نمونه A، 51% بود ضمن اینکه اضافه کردن افزودنیE207 و الیاف پلی پروپیلن(نمونهB) 35% نفوذ پذیری کلرید در بتن را نسبت به نمونه شاهد کاهش داده است. از سویی با اضافه کردن افزودنی هایA و B در طرح اختلاط، جذب آب بتن در نمونههای A به مقدار 27 % و در نمونههای B، 21% نسبت به نمونه شاهد کاهش یافت. همچنین اضافه کردن الیاف پلی پروپیلن به مقدار0.6 کیلوگرم در هر متر مکعب مقاومت ویژه الکتریکی بتن را در نمونه ها به مقدار 5% نسبت به نمونه شاهد کاهش داد. مقاومت ویژه الکتریکی بتن در نمونه های A، 213 % و در نمونههایB ، 268% نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت. مقاومت فشاری در نمونه‌های A نسبت به نمونه شاهد درسن 7 و 28 روزه به ترتیب 134% و 56% افزایش داشته است و بیشترین مقاومت فشاری در نمونههای B در سن 7 و 28 روزه به ترتیب 38% و 39% نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است. ضمن اینکه با افزودن ماده E207 به نمونه B بیشتر از مقدار 4 % مقاومت فشاری نمونه ها کاهش یافت. همچنین نتایج آزمایش SEM نشان داد که با اضافه کردن افزودنی پلی کربوکسیلات اتر و افزودنی E207 به طرح اختلاط بتن ریزساختار بتن در دو نمونه همگنتر ومتراکمتر نسبت به نمونه شاهد شده است که نتایج این آزمایش با آزمون جذب آب حجمی که با افزودن مواد افزودنی مقدار جذب آب کمتر شد همسو می باشد. نتایج آزمایش های XRD و XRF بر روی نمونه ها نشان داد که با افزودن مواد افزودنی پلی کربوکسیلات اتر و افزودنی E207 به نمونه ها، ژل سیلیکات کلسیم بیشتری تشکیل شده و منافذ سنگدانه ‌ها انسجام و پیوستگی بیشتری نسبت به نمونه شاهد داشتند که تایید کننده نتایج آزمون مقاومت فشاری انجام شده بتن می باشد. با توجه به نتایج ذکر شده میتوان نتیجه گرفت با افزودن مواد افزودنی پلیکربوکسیلات اتر و ماده E207دوام و مقاومت فشاری بتن الیافی مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن به طور چشمگیری در برابر عوامل تهاجمی افزایش می یابد و سازه های بتنی که در طرح اختلاط بتن آنها از مواد افزودنی برابر این تحقیق استفاده شود عمر طولانی تر و مقاومت بیشتری در برابر عوامل تهاجمی سازه های بتنی خصوصا کلرید خواهند داشت که به لحاظ اقتصادی در پروژهای بزرگ مقرون به صرفه خواهد بود.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12579_335396ce0d3f6e808c26132f91916eae.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Size Effect on the Behavior of Reinforced Concrete Deep Beams Strengthened With CFRP اثر اندازه بر رفتار تیرهای عمیق بتن مسلح تقویت شده با CFRP 151 164 12580 10.22034/22.6.151 FA ابوالفضل عرب زاده دانشکده عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس آرمین علی بخشی دانشجوی دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 Deep beams are members considered to have span to depth ratio less than 4. These beams are widely used in different sorts of structures including dams, reservoirs, silos, caissons and high-rise buildings. The cracking mode of deep beams is mainly dependent on their boundary conditions. Due to the rule of shear failure, deep beams are designed against shear. So, strengthening and repairing these beams has always been important to improve shear resistance. One of the applied methods is the use of CFRP fibers for repairing and strengthening deep beams. These fibers can be fabricated in the form of strips, sheets and rebars. Due to the constructional limitations, CFRP strips are frequently installed on the external surface of beams. For this reason, the failure of strengthened beams coincides with debonding of CFRP strips. The former experiments indicate that strengthening deep beams with CFRP strips is useful for improving their behavior. These experiments also indicated that parameters including strengthening angle, shear span to depth ratio and the method of CFRP installation can affect the strength increment due to CFRP. One of the other remarkable parameters that affects the behavior of reinforced concrete beams is size effect. This parameter matters when the geometry of struts and nodal zones remains slender in deep beams. To assess the intensity of size effect in deep beams, the force strength of beam must be normalized based on the compressive strength of concrete and the beams sections area. This study was conducted to investigate the effect of CFRP strengthening on the size effect on deep beams. It was aimed to use explicit dynamic analysis method in Abaqus software so as to model and analyze 53 CFRP-strengthened deep beams with evaluation of previous experiments. In this method, due to the absence of excessive iterations within each analysis step, the number of analysis steps is increased. The so-called method is also appropriate for simulating quasi static models. To reach the purpose of study, the specimens of three different experiments were modeled and analyzed to evaluate the assumptions of numerical modeling. After the evaluation conditions were satisfied, 53 deep beams were modeled in Abaqus software. The specimens were subjected to two incremental point loads and were divided into four-member groups with depths of 400 mm, 600 mm, 800 mm and 1000 mm. The beams shear span to effective depth ratios are 0.5, 1 and 1.5; The compressive strength of concrete also varied from 24.8 MPa to 35 MPa. Since changing the width of deep beams does not affect the intensity of size effect, the beams width was considered constant and equal to 80 mm. The results of the study indicate that strengthening deep beams with CFRP strip or sheet is suitable for reducing the size effect; In addition, increasing compressive strength of concrete and keeping the loading plate constant can amplify size effect of deep beam. Increasing shear span to effective depth ratio of beam caused the size effect to be decreased. Strengthening deep beams with both angles of 45 and 90 degrees was appropriate for decreasing deep beams size effect. معمولاً تیرهای دارای نسبت دهانه خالص به ارتفاع کمتر از 4 به عنوان تیر عمیق بتن مسلح شناخته میشوند. اینگونه تیرها دارای کاربرد وسیعی در سازههایی همچون سدها، مخازن، کیسونها، پلها و سازههای بلندمرتبه میباشند. در این اعضای سازهای به دلیل حاکمیت شکست برشی، همواره طراحی و تحلیل آنها در برابر برش مطرح بوده است؛ بنابراین تقویت و ترمیم اینگونه اعضای سازهای جهت بهبود مقاومت برشی همواره حائز اهمیت است و تاکنون روشهای گوناگونی برای پیشبرد این هدف ابداع شده است. یکی از روشهای کاربردی، استفاده از الیاف پلیمری CFRP جهت ترمیم وتقویت تیرهای عمیق میباشد. تحقیقات اخیر نشان دادند که تقویت تیرهای عمیق با نوار یا ورق CFRP میتواند منجر به بهبود مقاومت برشی و رفتار تیر عمیق گردد. این مقاله به منظور بررسی تأثیر تقویت CFRP بر شدت اثر اندازه تیرهای عمیق انجام گرفته است. بدین منظور با استفاده از روش تحلیل عددی در نرمافزار تجاری Abaqus، 53 تیر عمیق تقویت شده با CFRP به وسیله صحتسنجی آزمایشات پیشین، مدلسازی و تحلیل شدهاند. نمونهها تحت بار 2 نقطهای افزاینده قرار گرفته و در گروههای 4 عضوی با عمقهای mm400، mm600، mm800 و mm1000 تقسیمبندی شدهاند. نسبت دهانه برشی به عمق مؤثر تیرهای عمیق 5/0، 1 و 5/1 است؛ همچنین مقاومت فشاری بتن نیز از MPa8/24 تا MPa35 متغیر بوده است. به دلیل عدم تأثیر عرض و ضخامت تیر بر شدت اثر اندازه، مقیاس ابعاد تیرها به صورت دوبعدی تغییر کرده است؛ بدین ترتیب عرض تیرها ثابت و معادل mm80 است. نتایج حاکی از آنست که تقویت تیر عمیق با زاویههای 45 یا 90 درجه به وسیله نوار یا ورق CFRP جهت کاهش اثر اندازه تیرهای عمیق مناسب بوده است. از طرفی افزایش مقاومت فشاری بتن و ثابت نگهداشتن عرض ورق بارگذاری و تکیهگاهی منجر به افزایش اثر اندازه تیرهای عمیق شد. همچنین افزایش نسبت دهانه برشی به عمق مؤثر تیر میتواند در کاهش شدت اثر اندازه تیرهای عمیق تقویت شده با CFRP مؤثر باشد.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12580_7ae7778c9ae86d2ded133e891995dc9e.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Evaluation of Feasibility Study to Ensure Uniform Deformations Using Slender Steel Shearwalls with Partial Connections in the Rehabilitation Process ارزیابی امکان پذیری تضمین تغییرشکل های یکنواخت با بکارگیری دیوارهای برشی فولادی لاغر با اتصالات جزئی در فرآیند مقاوم سازی 165 178 12581 10.22034/22.6.165 FA علی بیگلری دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران زهرا علی عرب دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران Journal Article 1970 01 01 In the present study, the feasibility of ensuring uniform deformations in the lateral bearing system of thin steel shear walls has been investigated. For this purpose, using ABAQUSTM finite element software, a 3-story concrete frame was modeled and analyzed by the nonlinear time history analysis method. Due to the lower weight, speed of execution and consequently the reduction of construction costs in steel shear walls compared to reinforced concrete shear walls, they have been significantly developed. In important buildings in North America and Japan, this type of lateral bearing system has shown very good behavior against strongly earthquakes. Also, due to the good performance of steel shear wall systems, the use of steel shear wall in seismic countries during earthquakes in North Ridge, USA, Kobe and Japan has greatly increased. The system of steel shear walls is similar in performance to plate girder. In steel shear walls, the columns act like flanges, the filler steel plate acts as the web and beam similar to the stiffeners in the plate girder system. In general, the performance of steel shear walls is based on the creation of a diagonal tensile field in the steel plate that occurs after buckling. In 2003, the Canadian Steel Structures FEMA 450 proposed guidelines for the design of steel shear walls. In 2005, the design requirements for steel shear walls with special details were added to the steel structures section of the AISC Regulation. According to ASSHTO 2018 regulations, steel plates are divided into three behavioral ranges slender, moderate, and stocky according to their thickness. In 2021, during research, a new method for evaluating the behavior of steel shear walls with the relationship of part of the plate height to the vertical boundary elements was reviewed. In this type of connection, the middle of the filler plate was not connected to the vertical boundary elements. In this type of connection, reducing the connection length between the filler plate and the vertical elements leads to a reduction in stiffness and bending on the vertical boundary elements. In this paper, three different thicknesses were selected in the behavioral range of slender plates and how to connect them to the surrounding elements was defined in whole and in partial. In this evaluation, the effect of changing the connection length of the steel plate for the range of slender plates is investigated. The connection of steel shear walls to the surrounding members (beams and columns) is based on the percentage of the shear plate and the connection length ratio of steel plates are examined on the maximum relative in-plane displacement (drift) and the displacement of all stories. Uniform distribution of live and dead loads for the roof floor 1 and 5.3 (KNm2) respectively and for the other floors equal to 2.5 and 5.5 (KNm2) respectively is assumed. The behavior of the frame in the first stage is evaluated by the record of the Kobe earthquake. The results showed that in general, reducing the length of the plate connection leads to an increase in the maximum relative in-plane displacement (drift) of the stories and it is possible to control the ductility of the structure. 0. 6 is the critical area for a sender plate 5 mm. Because due to the early buckling and the occurrence of resistance after buckling, the maximum relative in-plane displacement (drift) has decreased. Also, 0.6 and CLR≥0 / 75 introduced as critical areas for 2 mm and 8 mm plates, respectively. In slender plates with very small thicknesses, the shear strength is very low and can be ignored, and the plate enters the post-buckling resistance immediately after loading. For this reason, the results of these plates determine the behavior of the structure. By reducing the thickness, the non-uniformity in the maximum relative in-plane displacement (drift) of the stories was seen, which was significantly improved by using suitable partial connections of the shear steel plate to the surrounding elements. در تحقیق حاضر به بررسی امکانپذیری تضمین تغییرشکلهای یکنواخت در سیستم باربر جانبی دیوارهای برشی فولادی لاغر پرداخته شده است. بدین منظور با بکارگیری نرمافزار المان محدود ABAQUSTM یک قاب 3 طبقه بتنی مدلسازی و به روش تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی آنالیز شده است. بر اساس آییننامه آشتو 2018 صفحات فولادی با توجه به ضخامت به سه محدوده رفتاری لاغر، متوسط و ضخیم تقسیم میشوند. در این مقاله سه ضخامت مختلف در محدوده رفتاری صفحات لاغر انتخاب شد و نحوه اتصال آنها به المانهای پیرامونی به صورت سرتاسری و جزئی تعریف گردید. نتایج نشان دادند که بطور کلی کاهش طول اتصال صفحه منجر به افزایش بیشینه جابجایی نسبی درون صفحه (دریفت) طبقات میشود و امکان کنترل شکل پذیری سازه فراهم می شود. در صفحات لاغر با ضخامتهای بسیار کم مقاومت کمانشی برشی بسیار ناچیز و قابل صرفنظر کردن است و صفحه بلافاصله پس از بارگذاری وارد مقاومت پس از کمانش میگردد. به همین دلیل نتایج مربوط به این صفحات تعیینکننده رفتار سازه است. با کاهش ضخامت عدم یکنواختی در بیشینه جابجایی نسبی درون صفحه (دریفت) طبقات دیده شد که با استفاده از اتصالات جزئی مناسب صفحه فولادی برشی به المانهای پیرامونی بیشینه جابجایی نسبی درون صفحه (دریفت) طبقات در ارتفاع سازه به شدت بهبود یافت.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12581_e2575ed7d2c481c414c10e688bcbc4cf.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 The Effect of Bolt Pre-tension Levels on Behavior of Bolted Unstiffened End Plate Beam-to-Column Connections under Cyclic Testing مطالعه آزمایشگاهی تاثیر سطوح مختلف پیش‌تنیدگی پیچ‌ها در عملکرد اتصالات پیچی ورق انتهایی تحت اثر بارگذاری چرخه‌ای 179 193 12582 10.22034/22.6.179 FA حامد نوفرستی گروه آموزشی عمران - زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان محسن گرامی استاد گروه آموزشی عمران زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان Journal Article 1970 01 01 During the construction of steel structures, the executive groups often fabricate some stories and tighten the connection bolts, defined as the snug-tightened bolt in this research. The lower stories, in which the connection bolts are snug-tightened, will be pre-tensioned at least to the level of preloading based on design codes, called pre-tensioned bolts, in this paper. The connections will be complete, while some upper stories will have snug-tightened bolts. As a result, the stiffness of the bolted connections varies throughout construction, and the structural characteristics change with time. So it is necessary to investigate the seismic behavior of bolted extended end-plate moment connections in both snug-tightened and pre-tensioned bolts while constructing high-rise structures. Bolted unstiffened end plate moment connections are one of the most usable connections used as prequalified connections in special steel moment frames. According to the AISC design code, this connection can be considered one of the most important parts of moment-resisting frames with enough bolt pre-tension levels. In this paper, using three full-scale bolted unstiffened end plate moment connections designed according to AISC, the effects of bolt pre-tension levels have been examined experimentally under SAC cyclic loading protocol. Bolt pre-tension level has been defined as α coefficient to show the pre-tensioning level in three specimens. The bolts of the first specimen are not pre-tensioned, called snug-tightened bolts, and is reference connection. The bolt pre-tension levels of the second and third specimens were created in accordance with AISC and Iranian National design code and more to Fu of bolts, called pre-tensioned and fully pre-tensioned, respectively. The bolts' moment capacity, total energy absorption, initial rotational stiffness, ductility of connection, and stress and strain variation are investigated. According to the results, an increase in bolt pre-tension level would significantly improve the cyclic behavior of connections. Further, an increase in bolt pre-tension led to the initiation of the inelastic deformation from a minor rotation, and the ductility of the connection improved. The results show that the increase in moment capacity and energy dissipation in the pre-tensioned compared to snug-tightened is 27 and 23%, respectively. However, In comparison with the pre-tensioned, the fully pre-tensioned specimen has increased by 11 and 9%, respectively. As a result, the connection with bolt pre-tension level, under design regulations in comparison with the reference connection, can be considered a connection of a special moment resisting frames. So bolt pre-tension level higher than the value mentioned in the design code is better but not needed. اتصالات پیچی ورق انتهایی یکی از انواع اتصالاتی است که با رعایت ضوابطی از جمله ایجاد پیشتنیدگی کافی بر اساس آییننامه سازههای فولادی، به عنوان اتصالات از پیشتایید شده در قابهای خمشی فولادی قابل استفاده هستند. در این تحقیق، با استفاده از سه اتصال پیچی ورق انتهایی، اثرات مقادیر مختلف پیشتنیدگی در پیچها به صورت آزمایشگاهی تحت پروتکل بارگذاری چرخهای SAC مورد مطالعه قرار گرفته است. میزان پیشتنش پیچ با ضریب α تعریف شده است. نمونه اول که پیچها صرفا سفت شدهاند و پیشتنیدگی ندارند، بست اولیه نامیده میشود. نمونه دوم و سوم که پیشتنیدگی در حد آییننامه و فراتر از آن تا حد نهایی تنش پیچ ایجاد میشود، به ترتیب بست ثانویه و بست ثانویه کامل نامیده میشود. پارامترهایی از قبیل ظرفیت خمشی، انرژی جذب شده، سختی اولیه، شکل پذیری و تغییرات کرنش در پیچهای اتصال برای پیشتنیدگیهای مختلف پیچها ارزیابی شده است. نتایج نشان میدهد افزایش ظرفیت خمشی و استهلاک انرژی در بست اولیه نسبت به بست ثانویه به ترتیب به میزان 27 و 23 درصد میباشد، در حالیکه در بست ثانویه کامل نسبت به بست ثانویه به ترتیب 11 و 9 درصد افزایش یافته است. آغاز تغییر شکلهای فرا ارتجاعی به علت افزایش پیشتنیدگی در دورانهای کوچکتر پدیدار شده و محدوده تغییر شکلهای غیر الاستیک و به دنبال آن، شکلپذیری اتصال افزایش مییابد. مقایسه نمونهها حاکی از این است که اتصال در حالت بست ثانویه میتواند به عنوان اتصال قاب خمشی ویژه مورد استفاده قرار گیرد، در حالی که افزایش پیشتنیدگی بیش از حد آییننامه علیرغم بهبود عملکرد چرخهای اتصال، مورد نیاز نمیباشد.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12582_b9531e7d2a8f38fe8dcc73f58cae9530.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 Field Measurement and Analytical Study of Anchor Load Change in Excavation over Time اندازه گیری میدانی و مطالعه تحلیلی تغییر بار میل مهار در گودبرداری با گذشت زمان 195 208 12583 10.22034/22.6.195 FA هادی حسینی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران، تهران، ایران علی فاخر استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article 1970 01 01 In many construction projects, it is necessary to excavate the land so that its walls are vertical or close to vertical. Lateral pressure is exerted on these walls due to the movement of the soil behind it. In order to prevent the collapse of the walls of the excavated site and its possible consequences, temporary or permanent structures are implemented, which is called stabilization. Excavations are secured for various reasons. They may be stabilized to protect personnel entering and working in the excavation or to protect buildings or municipal services adjacent to excavation. Over the past years, there have been a large number of excavations in large cities, including Tehran, which were abandoned due to some problems. Furthermore, while some excavations need to be designed for a long time, long-term design basics are not observed during such processes. Stabilization of most of these excavations has been done using anchors. In this method, after placing and implementing the anchors, they are prestressed by applying force. Observations and long-term surveys of these excavations show that in some cases, locking force of anchors decreases, leading to dangers. Therefore, it is very important to know the long-term behavior of anchors in excavations to investigate the stability of these excavations that are prolonged or abandoned for a long time. In this study, field data of the long-term behavior of a excavation in Tehran is used and numerical modeling is done based on this case study. Verification and calibration of the numerical model has been done based on field measurements. Also in this article, relationships based on the results of the numerical model have been proposed to predict the anchor load in the long term in cohesive coarse-grained soil. The proposed relationships predict well the anchors load at one year after the end of excavation. These relationships are separated to three categories of five strands anchors, six strands anchors and six strands anchors with short length. In the following, the variables affecting the long-term behavior of the anchor loads embedded in the excavation have been studied. These variables include soil properties, depth of the excavation and neighbor surcharge of the excavation. The results of this article, in addition to presenting the relationship for anchor load prediction, include the introduction of variables that affecting long-term behavior. The parametric study shows that with the increase of the angle of internal friction or the increase of soil cohesion, the amount of anchors load decreases over the time. Also, by increasing the depth of the excavation or increasing the neighbor surcharge of the excavation, the load of the anchors decreases less over time. Of course, the impact of excavation depth occurs mostly in the lower anchors and does not affect the anchors of the first row and close to the ground. Studies showed that anchors close to the earth surface have a greater rate of load reduction over time among anchors with the same length and number of strands. Also, among the same anchors, anchors with shorter length experience more load reduction over time. در سال‌های اخیر در شهر‌های بزرگ از جمله تهران تعداد زیادی گود وجود دارد که به دلیل مشکلاتی رها شدند. همچنین در برخی از گودبرداری لازم است تا برای طولانی مدت طراحی شوند ولی مبانی طراحی طولانی‌مدت در آن‌ها رعایت نشده است. پایدارسازی اغلب این گودها به وسیله میل‌مهارها یا انکرها انجام شده است. مشاهدات و اندازه‌گیری‌های طولانی مدت برخی از این گودها نشان می‌دهد که با گذشت زمان نیروی قفل‌شدگی میل‌مهارها کاهش می‌یابد و خطراتی را به دنبال دارد. مطالعه رفتار دراز مدت انکر در گودبرداری‌‌های مهار شده با انکر برای بررسی پایداری گودهایی که اجرای آنها طولانی می‌شود یا به مدت طولانی رها می‌شوند ضروری است. در این مطالعه از داده‌های میدانی در رابطه با رفتار بلند مدت یک گود در شهر تهران استفاده و مدلسازی عددی بر اساس این مطالعه موردی انجام شده است. راستی آزمایی و واسنجی مدل عددی بر اساس اندازه گیری‌‌های میدانی انجام شده است. همچنین در این مقاله سعی شده است بر اساس نتایج مدل عددی، رابطه‌ای برای پیش‌بینی بار انکر در طولانی مدت در خاک درشت دانه دارای چسبندگی پیشنهاد شود. در ادامه به مطالعه متغیرهای موثر بر رفتار طولانی مدت بار انکرهای تعبیه شده در گود پرداخته شده است. این متغیرها شامل مشخصات خاک، عمق گود و مقدار سربار همسایه گود است. نتایج این مقاله افزون بر ارائه رابطه برای پیش‌بینی بار انکر، شامل معرفی متغیرهای حاکم بر رفتار طولانی مدت است.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12583_0d864147c8067a041322410bbbbb2c30.pdf

دانشگاه تربیت مدرس مهندسی عمران مدرس 2476-6763 22 6 2022 11 22 An Experimental Study on the Effect of EPS Bead Size on Multiaxial Strength of Lightweight Concrete مطالعه آزمایشگاهی اثر اندازه ی دانه های پلی‌استایرن منبسط شده بر مقاومت چندمحوری بتن‌ سبک 209 219 12584 FA امیرحسین رنجبران دانشگاه تربیت مدرس یاسین محمدی دانشگاه تربیت مدرس شریف شاه بیک دانشگاه تربیت مدرس Journal Article 1970 01 01 Concrete as the most widely used building material suffers from the inherent weakness of having high density which results in heavy structures and consequently large inertia forces during seismic excitations. A common practice to reduce the density of normal-weight concrete is to partially replace sand and gravel with natural or synthetic light-weight particles. Among them, ultra-lightweight non-absorbent closed-cell expanded polystyrene (EPS) beads can be effectively used to produce a wide range of light-weight structural and non-structural concretes with appealing physical and mechanical properties. Many empirical researches have been already conducted to reveal the key properties of this class of material such as the tensile and compressive strengths, sound and heat isolations, and durability. New findings show that, in addition to the volume content of EPS beads, the bead size can significantly alter the strengths of concrete samples. To be more precise, the bigger the size of EPS beads, the lower the strength of concrete at a constant EPS volume content. Moreover, the existing studies have shown that this size effect fades at higher EPS contents. An overview of the literature reveals that the effect of EPS bead size and volume content have not been addressed under triaxial loading conditions. Therefore, in this study, twelve different concrete mixes that differ in terms of EPS bead diameter and volume content have been prepared and tested under uniaxial compression, splitting tension, and triaxial loading conditions. Three different EPS sizes (2.25 mm, 2.75 mm, and 3.25 mm), and four EPS volume contents of 0% (witness samples), 5%, 10% and 20% are considered. The constituent materials of tested concrete samples are water, cement, river sand, superplasticizer, and EPS beads. The ratio of sand and water to cement is 2 and 0.55, respectively. The BCB23 superplasticizer is used whose weight content is 0.6% of that of the cement. Samples are all cylinders with 5 cm in diameter and 10 cm in height and are treated in water for 28 days. The results show that increasing the volume of EPS beads would reduce the compressive and tensile strengths of concrete. Moreover, the results of uniaxial compressive tests show clear dependency to the size of EPS beads which is consistent with the results reported by other researchers. Splitting tensile test results are found different as the classical splitting mode of failure has changed to crushing mode beneath the narrow linear loading region for higher EPS contents. This phenomenon cancelled the validity of splitting test for the extraction of uniaxial tensile strength as the hypotheses of the elasticity solution for the Brazilian splitting test is not valid anymore. The failure points at the compression meridian of failure surface have been measured from the triaxial tests. The results confirm that confined strength of EPS concrete is also depends on the size of EPS beads, yet this dependency fades at higher confining stresses. This observation can be interpreted by the change of failure mechanism from local discrete cracking mode to distributed crushing mode which is also the reason behind the fade of size dependency in uniaxial compressive test at higher EPS volume contents. با توجه به اهمیت استفاده از بتن سبک در مهندسی عمران، در سال‌های اخیر مطالعات زیادی بر روی خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن سبک حاوی دانه‌های پلی‌استایرن منبسط شده، EPS، انجام گرفته است. با این حال مرور مطالعات موجود نشان میدهند که تاکنون تاثیر نسبت حجمی و اندازه دانه های پلی‌استایرن منبسط شده بر رفتار مکانیکی بتن EPS تحت بارگذاری چندمحوری مورد بررسی قرار نگرفته است. از این رو در مطالعه آزمایشگاهی حاضر، نمونه‌های بتن EPS متنوعی تهیه و تحت آزمایش فشاری تک محوری، کششی برزیلی و سهمحوری قرار گرفته‌اند. سه قطر 25/2، 75/2 و 25/3 میلی‌متر برای دانه های EPS به کار گرفته شد و نمونه‌ها در درصد تخلخلهای ۰، 5%، 10% و 20% تهیه گردید. نتایج به دست آمده نشان میدهند که با کاهش قطر دانه های EPS برای درصد تخلخل یکسان، مقاومت سهمحوری بتن EPS در فشارهای جانبی پایین، افزایش می‌یابد. این اثر با بالا رفتن فشار جانبی کاهش مییابد که علت آن تبدیل شدن سازوکار خرابی از ایجاد ترک‌های موضعی بزرگ به خردشدگی گسترده در تمام نمونه میباشد.

https://mcej.modares.ac.ir/article_12584_5cba6e74e996a4b1d7534b6bdc8ee5f6.pdf