فهرست مطالب

پژوهش های تجربی در مهندسی عمران - پیاپی 1 (بهار و تابستان 1393)

نشریه پژوهش های تجربی در مهندسی عمران
پیاپی 1 (بهار و تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1392/11/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • رضا براتی، غلامحسین اکبری* صفحات 1-13
    روندیابی فرآیندی است که برای پیش بینی تغییرات زمانی و مکانی هیدروگراف سیلاب در حین عبور آن از یک بازه رودخانه استفاده می شود. اثرات ذخیره و مقاومت جریان در یک بازه رودخانه به صورت تغییرات شکلی و زمانی هیدروگراف در حین حرکت موج سیلاب از بالادست به پایین دست نمود پیدا می کنند. روش های روندیابی سیل را می توان به صورت هیدرولوژیکی و هیدرولیکی طبقه بندی نمود. روش های هیدرولوژیکی از اصول معادله پیوستگی و رابطه بین دبی و ذخیره موقت حجم اضافی آب در طول دوره سیلاب استفاده می کنند. روش های روندیابی هیدرولیکی، شامل حل عددی معادلات یک بعدی سنت ونانت و معادلات غیردائمی متغیر تدریجی در کانال های باز می-باشند. در این مطالعه، پس از مقایسه نتایج خروجی مدلهای توسعه داده شده هیدرولیکی با مشاهدات میدانی و اطمینان از صحت و دقت برنامه نویسی، سپس طی یک سری آزمایشهای عددی جامع مطالعه استقراری عوامل شیب کف کانال، ضریب زبری مانینگ، فاکتور شکل هیدروگراف ورودی، زمان تا اوج، گام مکانی، گام زمانی، پارامتر وزنی و ترم های مختلف معادلات سنت ونانت پرداخته شده است. نتایج نشان می-دهد که اثرات خطای پارامترهای ورودی بر روی نتایج خروجی در بعضی موقعیت های خاص نظیر مقادیر کمتر ضریب زبری و یا مقادیر بزرگتر شیب کف برای مشخصات هیدروگراف طراحی، مقادیر بزرگتر فاکتور شکل هیدروگراف و یا زمان تا اوج برای مشخصات کانال، مقادیر بزرگتر ضریب زبری و یا شیب کف برای گام مکانی و مقادیر کوچکتر ضریب زبری و یا مقادیر بزرگتر شیب کف برای گام زمانی و پارامتر وزنی، بیشتر می-باشد.
    کلیدواژگان: مدل سازی سیلاب، موج دینامیکی، مدل های ساده شده، آزمایشهای عددی
  • فردین جعفرزاده*، رامین قاسمی صفحات 15-20
    مهم ترین گام در روش های کنونی تحلیل دینامیکی پی ماشین آلات، تعیین توابع امپدانس دینامیکی است. در این روش ها فرض می شود که برهم کنش بین پی و خاک، یک رابطه خطی با جابجایی پی در کرنش های کوچک داشته باشد. این رابطه خطی بین برهم کنش پی و خاک با جابجایی پی توسط توابع امپدانس دینامیکی برقرار می شود. این توابع مختلط و وابسته به فرکانس بارگذاری هستند. در این مطالعه پاسخ دینامیکی پی های سطحی به کمک مدل سازی فیزیکی بررسی شده است. با استفاده از روش ریزش بارانی، ماسه بابلسر با چگالی یکنواخت درون یک محفظه فولادی ریخته شد که دیواره های داخلی و کف آن با یک لایه خاک اره پوشانده شده بود. هدف از استفاده از لایه خاک اره، جلوگیری از انعکاس امواج توسط جداره های جعبه و مدل سازی فضای نیمه بی نهایت است. سپس پی مربعی واقع در سطح خاک تحت ارتعاش اجباری قرار گرفت. بار دینامیکی وارده و پاسخ ارتعاشی آن از طریق ابزار سنجش روی پی ها اندازه گیری شد. ابزار سنجش روی پی ها شامل نیروسنج در محل اعمال بار به پی توسط مولد، یک شتاب سنج در جهت افقی و دو شتاب سنج در جهت قائم بود. در مرحله بعد با استفاده دوباره از روش ریزش بارانی ارتفاع خاک به نحوی افزایش یافت، که نسبت دفن شدگی پی به 5/0 رسید و آزمایش ها برای این حالت تکرار شد. در مرحله آخر با افزایش مجدد ارتفاع خاک، نسبت دفن شدگی پی به یک رسید و پاسخ پی در این حالت نیز بررسی شد. در انتها با بهره گیری از معادلات حرکت مناسب، پارامتر های هندسی و داده های ثبتشده، توابع دینامیکی امپدانس برای مود ارتعاشی افقی محاسبه گردید که به صورت نمودار هایی بر حسب فرکانس بی بعد ارائه شده است. مقایسه توابع امپدانس دینامیکی افقی برای نسبت های مختلف دفن شدگی، بیانگر افزایش توابع امپدانس دینامیکی در محدوده فرکانس بی بعد 0 تا 5/3 است.
    کلیدواژگان: تابع امپدانس، پاسخ دینامیکی، نسبت دفن شدگی پی، مدل فیزیکی، پی ماشین آلات، بار هارمونیک افقی
  • حسن زیاری*، شمس نوبخت، امیر بری دیزج صفحات 21-38
    بیشتر خرابی ها در روسازی های انعطاف پذیر، در اثر دو عامل ترک خوردگی یا شیارشدگی رخ می دهد. توسعه ترک ها را می توان در سه بخش تقسیم بندی کرد. در مرحله اول، ترک آغاز می شود. در مرحله دوم ترک های ریز ایجاد شده شروع به گسترش می کنند و ترک های بزرگ تر تشکیل می شوند. مرحله سوم مرحله شکست است. ژئوگریدها تنش ها و بارهای وارده به روسازی را در یک سطح مناسب پخش کرده و باعث افزایش مقاومت باربری می شوند. این پروژه به بررسی میزان عملکرد ژئوگریدهای دارای الیاف کربن و شیشه و میزان تاثیر در تاخیر رشد ترک ها در روسازی های انعطاف پذیرو مقایسه با خروجی برنامه های کامپیوتری BISAR3.0 و CIRCLY5.0 می پردازد. در این پروژه از دستگاه های خستگی تیر، ژیراتوری و ITS استفاده شده است. از بارگذاری نیمه سینوسی با فرکانس 10 هرتز و بدون استراحت، در حالت کرنش کنترل شده، جهت آزمایش خستگی تیر خمشی چهار نقطه ای استفاده شد. در خاتمه با هماهنگی مناسب بین نتایج آزمایشات با روش های عددی و برنامه های کامپیوتری مشاهده شد که ژئوگرید و الیاف کربن، قابلیت جذب 25 تا 40 درصد از تنش ها و کرنش های کششی را داراند.
    کلیدواژگان: ژئوگرید، آزمایش تیرچه خمشی، اختلاف زاویه فاز
  • الهام رضایی، علی علی پور* صفحات 29-36
    در این مقاله اثر میان قاب با مصالح بنایی بر میزان آسیب پذیری قاب بتن مسلح تحت اثرات ناشی از انفجار داخلی بررسی شده است. به این منظور تعدادی قاب خمشی بتن مسلح سه بعدی دارای میان قاب که براساس آیین نامه بتن ایران طرح شده اند، تحت بار فشار ناشی از انفجار داخلی قرار گرفته و توسط نرم افزار ABAQUS تحلیل و بررسی شده اند. در مدل سازی رفتار پلاستیک برای بتن و آرماتورهای قاب بتن مسلح در نظر گرفته شده است. میان قاب های بنایی با استفاده از تئوری همگن سازی به صورت المان پیوسته و با رفتار الاستیک فرض شده اند. نتایج حاصل نشان دهنده این است که میان قاب بنایی در سختی، تغییر مکان جانبی و در نتیجه میزان آسیب قاب های بتن مسلح اثر بسزایی دارد و صرف نظر کردن از آن در تحلیل دینامیکی ساختمان های بتن مسلح تحت بار ناشی از انفجار داخلی، منجر به نتایج اشتباه می گردد.
    کلیدواژگان: قاب بتن مسلح، میان قاب بنایی، انفجار، مدل المان پیوسته، شاخص آسیب
  • اصغر لادریان*، حامد مرادنژاد صفحات 37-45
    از مهم ترین مسائل حفاری تونل های کم عمق در زمین های نرم نواحی شهری مساله ی نشست زمین و تاثیر آن بر سازه و تاسیسات شهری مجاور می باشد، اثرات وارده به گستره پروفیل نشست سطحی و میزان آن وابسته است. این شرایط در ایستگاه بیمه (A4-2) خط 4 مترو تهران به وضوح قابل مشاهده است. یکی از روش های نگهدارنده تونل در چنین مناطقی استفاده از روش طاق چتری به عنوان یک روش پیش نگهدارنده می باشد. با توجه به شعاع کم تزریق در روش طاق چتری و حجم گروت تزریق شده و شیوه اجرای آن در تونل یک محیط همگن دوغاب و خاک در اطراف تونل متصور خواهد بود. به منظور انجام مطالعات آزمایشگاهی از خاک محل نمونه برداری شده و با مشخصه های خاک درجا اقدام به ساخت نمونه هایی گردید. با انجام آزمایش های مقاومت برشی و فشاری براساس استانداردهای ASTMپارامترهای مقاومت از جمله برش در نمونه های خاک محصور با دوغاب در درصدهای متفاوت میکروسیلیس تعیین گردید. نتایج به دست آمده به صورت جداول و اشکال ارائه می شود.
    کلیدواژگان: تزریق، روش طاق چتری، میکروسیلیس، خط4 مترو تهران، پارامترهای مقاومت
  • لطف الله عمادعلی* صفحات 47-56
    دستگاه ها و روش های نقشه برداری ژئودتیکی و فتوگرامتری، نمی توانند کلیه نیازهای اندازه گیری جابجایی را برآورده کنند. از این رو، برای جمع آوری اطلاعات در جابجایی های محلی، دستگاه های ژئوتکنیکی و غیر ژئودتیکی در داخل جسم تغییر شکل پذیر به کار گرفته می شوند. دستگاه های ژئوتکنیکی از قبیل کشش سنج، شیب سنج، آونگ وارونه و سایر دستگاه های مشابه می توانند برای وصول اطلاعات، پیوسته و دائم مورد استفاده قرار گیرند. قطعا با ترکیب نتایج اندازه گیری های ژئودتیکی و ژئوتکنیکی و انجام آنالیز جامع جابجایی می توان به نتایج بهتری در آشکار سازی و اندازه گیری جابجایی اجسام و سازه ها دست یافت. در این مقاله، نتایج حاصل از اندازه گیری های ژئودتیکی (مشاهدات میکروژئودزی) از قبیل اندازه گیری های دقیق طول، زاویه و ارتفاع با نتایج حاصل از مشاهدات غیر ژئودتیکی برای سد مخزنی مارون مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: روش های ژئودتیکی، روش های غیر ژئودتیکی، تنش و کرنش، تغییر شکل جسم، سد مخزنی مارون
  • محمودرضا عبدی*، مهرداد اتفاق صفحات 57-64
    در این تحقیق آزمایش ها با استفاده از 3 نوع خاک درشتدانه و 4 نوع ژئوگرید با جنس یکسان و ابعاد چشمه های مختلف انجام گردیده است. آزمایش ها با استفاده از دستگاه برش مستقیم مقیاس بزرگ انجام شد و میزان افزایش مقاومت برشی نسبت به خاک غیرمسلح اندازه گیری شده و مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که برای هر خاک با دانه بندی مشخص یک چشمه با اندازه بهینه وجود دارد. همچنین برای هر خاک در یک نسبت منافذ مشخص مقاومت برشی افزایش بیشتری نسبت به سایر نسبت منافذ داشته است. تغییرات ضریب اتصال در تمامی حالات بررسی شد و مقادیر حداکثر و حداقل این ضریب برای هر نمونه خاک به دست آمد که بیانگر قویترین و ضعیف-ترین پیوند خاک با ژئوگرید مربوطه است.
    کلیدواژگان: ژئوگرید، مقاومت برشی، ضریب اتصال، اندازه ذرات، خاک مسلح
|
  • R. Barati, G. H. Akbari* Pages 1-13
    Routing is a process used to predict the temporal and spatial variations of a flood hydrograph as it moves through a river reach. The effects of storage and flow resistance within a river reach are reflected by changes in hydrograph shape and timing as the flood wave moves from upstream to downstream. Flood routing procedures may be classified as either hydrological or hydraulics. Hydrological methods use the principle of continuity and a relationship between discharge and temporary storage of excess volumes of water during the flood period. Hydraulic methods of routing involve the numerical solutions of the one dimensional Saint-Venant equations of gradually varied unsteady flow in open channels. In this study, firstly the developed hydraulic models were verified by field observations, secondly the posteriori investigation of channel bed slope, Manning’s roughness coefficient, inflow hydrograph shape factor, time to peak, space step, time step, weighting factor, and the different terms of Saint-Venant equations were studied through the comprehensive numerical experiments. The results indicate that the effects of input parameter errors on the output results are more significant in special situations, such as lower values of Manning’s roughness coefficient and/or a steeper bed slope on the characteristics of a design hydrograph, larger values of the skewness factor and/or time to peak on the channel characteristics, larger values of Manning’s roughness coefficient and/or the bed slope on the space step, and lower values of Manning’s roughness coefficient or a steeper bed slope on the time step and weighting factor.
    Keywords: Flood modeling, Dynamic Wave, Simplified Models, Numerical Experiments
  • F. Jaafarzadeh*, R. Ghasemi Pages 15-20
    In this research, horizontal dynamic response of foundation on homogeneous half-space was investigated using physical modeling. In order to carry out a comprehensive study on the effect of embedment depth ratio on horizontal impedance functions, 173 different tests in three series were conducted. In these tests, the embedment ratio of footing was increased from zero to 0.5 and finally reached to one by implementing the mentioned sand raining method. In each series of tests, the steady-state response of footing to horizontal vibrations was investigated. Using recorded data and related motion equations, foundation responses were analyzed. The obtained results were presented by graphs of horizontal impedance functions of square foundation on homogenous half-space against dimensionless frequency. Comparing horizontal impedance functions shows that an increase in embedment depth ratio resulting from amplifying impedance function coefficients up to dimensionless frequency of 3.5 Hz.
    Keywords: Impedance Function, Dynamic response, Shallow Foundations, Physical Modeling, Machine Foundations, Horizontal Vibration
  • H. Ziari*, Sh. Nobakht, A. B. Dizaj Pages 21-38
    Most of the distress in flexible pavements is due to cracking and rutting. Propagation of cracks is divided into three modes. Mode I is opening the cracks, mode II is propagation of cracks through the overlay and mode III is breakage. Geogrids distribute the street and loads to adequate area and cause augmentation bearing capacity. This work surveys the function of carbon and glass fiber geogrids on delay of crack propagation in flexible pavements; by comparing laboratory and computer software (BISAR3.O andCIRCLY5.O) results. The research utilizes the beam fatigue test, gyratory compactor and indirect tensile test. Simulated– repeated loading with a frequency of 10 Hz simulate high speed traffic was applied to beam fatigue specimen. Evaluation of the results is work test as well as numerical calculation using the software yield comparable results and 25-40% tensile stresses can be absorbed as a result of carbon fiber Geogrids.
    Keywords: Geogrid, Beam Fatigue Test, Degree of Phase Angel, Gyratory Compactor
  • E. Rezaee, A. Alipour* Pages 29-36
    In this study the effect of infill masonry on vulnerability of reinforced concrete frames subjected to internal blast loading is investigated. To do so, several 3D reinforced concrete frames with infill which have been designed based on the Iran Concrete Code are subjected to internal blast loading and analyzed using finite element commercial software ABAQUS. Reinforced concrete is assumed to be plastic in behavior while elastic behavior is taken for infill masonry. The infill is modeled as continuum elements using homogenizing theory. It is found that infill masonry effect on the stiffness and elasticity of reinforced concrete frames so neglecting this effect loads to unrealistic assessment of dynamic analysis of in filled RC frames subjected to internal blast loading.
    Keywords: RC frame, Masonry Infill, Blast Loading, Continuum Model, Damage Indicator
  • A. Laderian*, H. Moradnezhad Pages 37-45
    The most important problem in shallow tunnels excavated in soft ground of the urban areas is the surface settlement and its effect on the adjacent structures and facilities of the city, depending on the effects of the range of surface settlement profiles. This feature is clearly visible in Bimeh Station (A4-2) Line 4 of Tehran Metro. One method of supporting tunnel in this circumstance is using the umbrella arch method such as a pre-supporting. Due to the small radius and volume of grout injected into the umbrella arch method and manner of its implementation in field, a homogeneous area containing slurry and soil can be build up around the tunnel. To conduct laboratory studies, soil sampling and in-situ soil characteristics is used to achieve sample preparation. Shear and compressive strength tests were carried out according to the ASTM standards. The shear strength parameters of the soil samples (containing various percentages of silica in the slurry) were determined. The results are presented in tables and figures.
    Keywords: Injection, Umbrella Arch Method, Silica Fume, Tehran Metro, Resistant Parameters
  • L. Emadali* Pages 47-56
    Geodetic methods and devices of surveying and photogrammetry cannot meet all the requirements for measuring displacement. Therefore, to collect information from local deformations, geotechnical devices are used inside the deformable objects. Devices such as extensometer, tilt meter, inverted pendulum, and other similar devices can be used to collect continuous data. Certainly, we can achieve to more reliable results in the detection and measurement of moving objects and structures by combining the results of geodetic and geotechnical measurements and comprehensive analysis of movement. In this paper, the results of geodetic measurements, such as precise measurements of length, angle and height have been compared with the results of observations of non-geodetic instruments.
    Keywords: Geodetic methods, Geotechnical methods, Stress, Strain, Deformation, Maroon Dam
  • M. Abdi*, M. Etefagh Pages 57-64
    In the current research, three coarse grained soils and four geo-grids of the same material but of different aperture size have been used. Experiments have been conducted using large direct shear box. Results have been employed to assess the effects of grain and aperture size on the shear strength of reinforced soils and comparing these results with the shear strength of unreinforced soils. The obtained results show that for a soil with a specific grain size distribution, there is a geo-grid with a specific aperture size which produces the maximum increase in shear strength. In addition, for each particular soil there is a specific aperture ratio that results in the highest shear strength. The maximum and the minimum interaction coefficients for all samples have been determined, which is an indication of the best and the worst soil–geogrid interaction.
    Keywords: Geo, Grid, Shear Strength, Interaction Coefficient, Dimension, Reinforced Soil