فهرست مطالب

پژوهش های زیرساخت های عمرانی - سال هشتم شماره 2 (پیاپی 15، پاییز و زمستان 1401)

مجله پژوهش های زیرساخت های عمرانی
سال هشتم شماره 2 (پیاپی 15، پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • احسان شهریاری، مهدی اکبری*، امیر محمد حامدی پور صفحات 1-17
    در سال های اخیر مطالعات گسترده ای بر تاثیر نانو مواد مختلف بر عملکرد مخلوط های آسفالتی انجام شده است. در مطالعه حاضر از نانو اکسید گرافن در مقادیر 0.2، 0.5 و 0.8 درصد وزنی قیر مصرفی، به منظور بهبود مقاومت شکست مخلوط آسفالتی گرم در برابر ترک خوردگی در دماهای منفی استفاده شده است.نانو اکسید گرافن به دلیل داشتن خصوصیات بسیار منحصربه فرد و شگفت انگیز در برخی صنایع، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.به همین منظور برای بررسی اثر این ماده بر مقاومت شکست مخلوط آسفالتی از آزمایش مکانیک شکست روی نمونه های نیم دایره ای خمشی در دماهای 5- و 15- درجه سانتی گراد و چهار حالت بارگذاری مختلف استفاده شده است. به علاوه، آزمایشهای رایج قیر برای بررسی اثر نانو اکسید گرافن بر قیر خالص در این مطالعه انجام شد. نتایج حاصل از آزمایش های رایج قیر نشان داد که افزودن نانو اکسید گرافن به قیر خالص باعث افزایش نقطه نرمی، ویسکوزیته، وزن مخصوص و همچنین کاهش درجه نفوذ و شکل پذیری در قیر خالص شده است. همچنین نتایج آزمایش مکانیک شکست حاکی از آن است که استفاده از نانو اکسید گرافن منجر به افزایش انرژی شکست مخلوط آسفالتی و بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی می شود به طوریکه مخلوط های حاوی 0.5 درصد از این افزودنی دارای بهترین عملکرد هستند.نتایج نشان می دهد که استفاده از این مقدار افزودنی در مخلوط آسفالتی در دمای 5- و حالت بارگذاری خالص I باعث افزایش به مقدار 105 درصد و در دمای 15- و حالت بارگذاری خالص II باعث افزایش به مقدار 60 درصد در انرژی شکست می شود.
    کلیدواژگان: آزمایش خمش نمونه نیم دایره ای خمشی، نانو اکسید گرافن، انرژی شکست، ترک خوردگی در دمای پایین، مخلوط آسفالتی گرم
  • سید علی یادآور، احسان دهقانی* صفحات 19-35

    روش اجرای گود می تواند تاثیر قابل توجهی در میزان فشارهای وارده بر دیوارهای حایل داشته باشد؛ بدین منظور و ازآنجایی که روش اجرای بالا به پایین امروزه به شکل گسترده ای مورداستفاده قرار می گیرد، در این تحقیق مطالعه عددی  در نرم افزار Plaxis به منظور بررسی تاثیرات شیوه ی خاک برداری و چینش المان های سازه ای در فشار خاک وارد بر دیوارهای زیرزمین، انجام شده است. به شکل کلی، در کاربردهای مهندسی جهت تعیین فشار خاک عموما از فشار خاک حالت سکون و یا فعال و برای دیوارهای مهارشده از دیاگرام های ظاهری فشار استفاده می شود. نتایج نشان می دهند که برخلاف توزیع فشار خاک حالت سکون و فعال، توزیع فشار وارد بر دیوارهای حایل درروش ساخت از بالا هیچ گونه قرابتی با توزیع مثلثی نداشته و توزیع فشار ظاهری پک تخمین قابل قبولی از اندازه فشار خاک و توزیع آن ارایه می دهد. همچنین نتایج حاکی از تاثیرگذاری بالای تغییر شکل ها در فشار وارده بر دیوارها می باشد؛ و به عنوان نمونه در یک حالت افزایش 60 درصدی تغییرشکل ها منجر به کاهش حدود 15 درصدی کل فشار وارد بر دیوار شده است. مدل سازی انجام شده در این تحقیق صرفا بر اساس یک نوع از خاک ماسه ای بوده که می بایست در تحلیل و استفاده از نتایج، به این امر توجه داشت.

    کلیدواژگان: فشار جانبی خاک، خاک برداری بالا به پایین، توزیع پک، اثرات قوس زدگی
  • محمودرضا کی منش*، محمدرضا محمد علیها، غلامرضا مهدی زاده صفحات 37-55

    دوام مخلوط های آسفالتی تا حد زیادی به ضخامت غشای قیر بستگی دارد. عریان شدگی، جدا شدن پوشش قیر از روی سنگدانه ها به دلیل عملکرد آب و نفوذ به پیوند قیر و سنگدانه است. در این مطالعه از سنگدانه های بازالتی، دانه بندی حد وسط تهیه گردید و سپس با اعمال حدود رواداری در بخش ریزدانه، دو دانه بندی دیگر نیز از دانه بندی اصلی تهیه شد. از نانو ارگانوسیلان زایکوترم به عنوان افزودنی مایع ضدعریان شدگی استفاده شد. از دستورالعمل های نشریه MS-2 انستیتو آسفالت، گزارش های NCHRP 567، Austroads و VicRoads جهت محاسبه ضخامت غشای قیر، از میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت تهیه تصویر از ضخامت غشای قیر و از آزمایش نسبت مقاومت مارشال (MSR) و آزمایش نسبت مقاومت کششی غیر مستقیم (TSR) براساس AASHTO T283 جهت ارزیابی دوام رطوبتی در هر سه مخلوط آسفالتی استفاده شد. نتایج نشان داد که تغییرات دانه بندی در بخش ریزدانه، باعث کاهش 12.9 درصدی ضخامت غشای قیر در مخلوط های آسفالتی دارای دانه بندی حد بالای ریزدانه و افزایش 17.7 درصدی ضخامت غشای قیر در مخلوط های آسفالتی دارای دانه بندی حد پایین ریزدانه شده است که این تغییرات لزوم انجام آزمایش های دوام را ضروری می سازد. همچنین در ارزیابی دوام رطوبتی، هر سه مخلوط آسفالتی با توجه به معیارهای MSR و TSR مستعد عریان شدگی بودند و استفاده از زایکوترم، هرچند تاثیر مثبتی در معیار  MSRدر هر سه مخلوط آسفالتی داشته است، اما با توجه به معیار TSR، مخلوط آسفالتی دارای دانه بندی حد پایین ریزدانه همچنان مستعد عریان شدگی بوده و بنابراین، زیان رطوبتی که ناشی از تغییرات دانه بندی در این مخلوط آسفالتی است، توسط افزودنی زایکوترم هم رفع نمی گردد.

    کلیدواژگان: حدود رواداری دانه بندی، ضخامت غشای قیر، نسبت استحکام مارشال، نسبت مقاومت کششی غیرمستقیم، حساسیت رطوبتی
  • مهدی لک، مهدی کماسی* صفحات 57-68
    در این پژوهش، الگوی جریان سرریز اوجی تحت تاثیر شکل منحنی تاج سرریز و تغییرات شیب وجه بالادست سرریز، با استفاده از نرم افزار شبیه ساز عددی  Flow-3Dمورد ارزیابی قرار گرفت. بدین ترتیب دو سرریز اوجی با تاج بیضوی و الگوی USBR در دو حالت وجه بالادست قایم و مایل با شیب 3H:3V و به ازای سه هد مختلف، شبیه سازی شدند و نتایج حاصل از تغییرات پارامترهای موثر نظیر دبی، سرعت و فشار در طول هر یک از سرریز ها مورد بررسی قرار گرفت. صحت سنجی نتایج مدل عددی با نتایج مدل آزمایشگاهی ماینورد نشان داد مدل عددی Flow-3D از توانایی بالایی برای شبیه سازی میدان جریان روی سرریز اوجی برخوردار است. مقایسه دبی حاصل از مدل عددی با داده های آزمایشگاهی، بیان گر میانگین خطای محاسباتی زیر سه درصد مدل عددی بود. بررسی میدان فشار نشان داد در ارتفاع هد برابر هد طراحی، فشارها نزدیک فشار اتمسفر می باشند و فشار منفی روی تاج سرریز ایجاد نشده است اما در هد بالاتر از هد طراحی روی سرریز فشار منفی به وجود خواهد آمد. مقدار فشار منفی ایجاد شده در ابتدای تاج سرریز USBR نسبت به مقدار فشار منفی تاج سرریز بیضی شکل، بیش تر است و دلیل آن عدم پیوستگی در تاج و جدایی بیش تر خطوط جریان از روی آن است. همچنین نتایج نشان داد که سرریز اوجی با تاج بیضی شکل، عملکرد نسبتا بهتری در جریان عبوری از روی سرریز دارد و در این سرریزها امکان عبور دبی بیش تر با ایمنی بالاتری فراهم می شود و شیب دار کردن وجه بالادست سرریز باعث تغییر در ضریب تخلیه و نهایتا میزان دبی عبوری جریان از روی سرریز می شود.
    کلیدواژگان: سرریز اوجی، شبیه سازی عددی، Flow3D، حجم محدود، توزیع فشار
  • میکائیل کاظم زاده، امیرعلی زاد*، مریم یزدی، علی چمنی صفحات 69-83
    آلودگی خاک در اثر عوامل مختلف یکی از معضلات دنیا در کشورهای مختلف به خصوص کشورهای صنعتی است که مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در این تحقیق از متاکایولن برای تثبیت خاک رس با خاصیت خمیری کم (CL) آلوده به نیترات سرب و نیترات روی استفاده شده است. پژوهش حاضر شامل دو مرحله اصلی است. مرحله اول به بررسی آزمایشهای شناسایی و مقاومتی خاک پایه با هدف شناسایی بحرانی ترین غلظت خاک آلوده و خاک آلوده به نیترات سرب و نیترات روی به نسبت 1:1 و با غلظت های 1000، 5000 و ppm 10000 با مدت زمان عمل آوری 7 روز میپردازد. نتایج به دست آمده در مرحله اول نشان داد افزایش غلظت آلاینده بر روی پارامترهای ژیوتکنیکی خاک اثر منفی می گذارد که از این موارد می توان به کاهش حداکثر مقاومت فشاری تک محوری و کاهش نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) خاک اشاره کرد. هدف این مرحله شناسایی بحرانی ترین غلظت خاک آلوده بود که میزان ppm 10000 بدست آمد. مرحله دوم به بررسی نتایج آزمایش های انجام شده بر روی خاک آلوده به غلظت  ppm 10000 و تثبیت آن با متاکایولن با میزان 5% وزنی و با مدت زمان عمل آوری 7 و 14و 28 روز میپردازد. منظور از مدت زمان عمل آوری، بررسی تاثیر زمان بر پارامترهای مختلف خاک نظیر LL، PL، PI، وزن مخصوص خشک. در مدت زمان حضور متاکایولن در خاک می باشد. به طور کلی با توجه به نتایج بدست آمده از این آزمایشات، حداکثر مقاومت فشاری تک محوری و نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) خاک با افزایش زمان عمل آوری افزایش یافته است. با افزایش مدت زمان عمل آوری چسبندگی خاک افزایش می یابد و به تبع آن مقاومت فشاری خاک افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: نیترات سرب، نیترات روی، متاکائولن، آلودگی خاک
  • حسن زیاری*، مجتبی حاجیلو صفحات 85-102
    یکی از مهم ترین عواملی که بر عملکرد یک مخلوط آسفالتی تاثیرگذار است طرح اختلاط می باشد. اهمیت ارزیابی عملکرد مخلوط های آسفالتی در کنار پارامترهای حجمی باعث شکل گیری روش جدیدی به نام طرح اختلاط متعادل شده (BMD) گردیده است. در این روش پارامترهای حجمی به عنوان معیار اولیه مد نظر قرار می گیرد. معیار نهایی به منظور تعیین یک بازه مناسب برای درصد قیر بهینه، عملکرد مناسب مخلوط آسفالتی در برابر شیار شدگی و ترک خوردگی می باشد.  در این تحقیق با به کارگیری دو درصد 25 و 50 درصد تراشه و روغن گیاهی به عنوان جوانساز، طرح اختلاط پنج مخلوط آسفالتی مختلف، ابتدا به روش سوپرپیو انجام شده است. در ادامه با در نظر گرفته سه درصد قیر مختلف برای هر مخلوط، طرح اختلاط مخلوط ها با روش BMD انجام شده است. آزمایش شیارشدگی هامبورگ و آزمایش I-FIT به ترتیب به منظور ارزیابی مقاومت در برابر شیارشدگی و ترک خوردگی در طرح مخلوط ها به روش BMD مورد استفاده گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که درصد قیر بهینه بدست آمده از روش BMD متفاوت از درصد قیر بهینه حاصله از روش سوپرپیو می باشد. بیشترین مقادیر تغییر درصد قیر بهینه مربوط به نمونه حاوی 25 و 50 درصد تراشه بدون جوانساز می باشد. درصد قیر حاصله از روش BMD نسبت به روش سوپرپیو برای مخلوط حاوی 25 و 50 درصد تراشه بدون جوانساز، به ترتیب 9.56 و 22.18 درصد افزایش یافته است. از نظر عملکردی مقدار درصد قیر بهینه حاصل از روش سوپرپیو برای مخلوط های حاوی تراشه و جوانساز مناسب نیست.
    کلیدواژگان: طرح اختلاط متعادل شده (BMD)، تراشه، جوانساز، سوپرپیو
  • رسول دانشفراز*، امیر قادری، علیرضا باقری صفحات 103-114
    در تحقیق حاضر با استفاده از مدل های آزمایشگاهی، به بررسی تاثیر مشخصات هندسی بلوک های روی شوت در میزان هوادهی و استهلاک انرژی جریان پرداخته شد. بدین منظور، آزمایش ها بر روی یک شوت و با پنج شکل هندسی مختلف از بلوک ها و در چهار فواصل طولی و عرضی مختلف نسبت به هم در شرایط هیدرولیکی مختلف انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که ایجاد بلوک بر روی شوت باعث ایجاد سطح مقاومتی در برابر جریان شده و با افزایش آشفتگی باعث انتقال نقطه شروع هوادهی به بالادست شوت و افزایش نرخ استهلاک انرژی نسبت به شوت بدون مانع می شود. بطور متوسط ایجاد یلوک بر روی شوت باعث افزایش 5.8 برابر طول اختلاط آب و هوا و افزایش 21 تا 61 درصدی در میزان نرخ استهلاک انرژی در مقایسه با شوت بدون مانع می گردد. در تمامی مدل ها میزان استهلاک انرژی در دبی های کم، بیشتر بوده و با افزایش دبی، میزان استهلاک انرژی کاهش می یابد. با افزایش فاصله طولی و عرضی بین بلوک بر روی شوت، میزان استهلاک انرژی در تمامی مدل ها کاهش یافت. بطوریکه در مدل M2 به عنوان مدل برتر، افزایش فاصله طولی و عرضی بین بلوک ها به ترتیب باعث کاهش 1.3 و 4.57 درصد در میزان نرخ استهلاک انرژی می گردد. تاثیر فاصله طولی در میزان اختلاط آب و هوا و نرخ استهلاک انرژی جریان عبوری از شوت مانع دار بیشتر از فاصله عرضی آن می باشد.
    کلیدواژگان: شوت مانع دار، استهلاک انرژی، نقطه شروع هوادهی، فاصله بین بلوک ها، مدل آزمایشگاهی
  • علیرضا غنی زاده*، فرزانه فتحی زاده صفحات 115-130

    در این تحقیق، تاثیر افزودن درصدهای مختلف مصالح خرده بتنی به مصالح لایه اساس سنگدانه ای بر روی عمر خستگی و عمر شیارشدگی روسازی موردبررسی قرارگرفته است. در تحلیل های انجام شده از تحلیل غیرخطی توسط نرم افزار NonPAS استفاده شده است. برای این منظور 6 مقطع روسازی چهار لایه با ضخامت لایه های متفاوت به ازاء سه نوع خاک بستر رس خیلی نرم، نرم و متوسط تحلیل شدند. رفتار لایه آسفالت به صورت ارتجاعی خطی، مصالح اساس و زیراساس به صورت ارتجاعی غیرخطی با مدل Universal و مصالح بستر به صورت ارتجاعی غیرخطی با مدل Bilinear فرض شدند. در کلیه مقاطع روسازی موردبررسی، استفاده از 0 تا 100% مصالح خرده بتنی به ازاء کلیه بسترها، حداقل 6.61% و حداکثر 5.198% موجب افزایش عمر خستگی و حداقل 6.22-% و حداکثر 4.88% موجب تغییر عمر شیارشدگی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که در بستر رسی خیلی نرم، در ضخامت های بالای 20 سانتی متر برای لایه اساس و ضخامت های بالای 30 سانتی متر برای لایه زیراساس امکان استفاده از مصالح خرده بتنی وجود دارد. در بستر رسی متوسط، در ضخامت های بالای 15 سانتی متر برای لایه اساس، ضخامت های بالای 20 سانتی متر برای لایه زیراساس و همچنین ضخامت های بالای 15 سانتی متر برای لایه آسفالت امکان استفاده از مصالح بتنی بازیافتی وجود دارد. در بسترهای سخت، نیاز به در نظر گرفتن ملاحظات خاص از نظر ضخامت لایه های روسازی جهت استفاده از مصالح خرده بتنی نمی باشد.

    کلیدواژگان: اساس سنگدانه ای، مصالح خرده بتنی، تحلیل غیر خطی روسازی، عمر خستگی و شیارشدگی
  • لیدا شهبازی، سپیده رحیمی*، محمد حسین زاده، رمضان رضاییان صفحات 131-144

    پدیده تاخیر برشی هنگامی رخ می دهد که تمام اجزای مقطع کششی در انتقال نیروی کششی سهیم نباشند، در نتیجه در نزدیکی اتصال عضو به ورق گاست تمرکز تنش رخ داده است و این پدیده موجب شکست مقطع می شود. این پدیده مدت هاست که در آیین نامه ها موردتوجه قرار دارد، لیکن ضوابط آیین نامه ای مورداستفاده تا حد زیادی محافظه کارانه بوده و به نظر می رسد که اصلاحاتی در مورد آنها باید صورت پذیرد. در این تحقیق تعدادی مقاطع قوطی با اتصال اصطلاحا چاقویی بدون جوش برگشتی و اتصال از طریق دو بال و مقطع تسمه کششی به روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS بررسی و مدل سازی شده و ظرفیت عضو با استفاده از سطح مقطع خالص آنها به دست آمده است، دیده می شود که در این خصوص، رابطه آیین نامه تا حدودی محافظه کارانه است و برای این منظور، روابط بهبود یافتهای ارایه شده است. پارامترهای مورداستفاده شامل طول اتصال، برون محوری نیروی محوری و اندازه جوش هستند. نتایج نشان می دهند طول اتصال، ضخامت گاست و همچنین برون محوری تاثیر محسوسی بر ضریب تاخیر برشی داشته و در ادامه نتایج به دست آمده با پیش بینی های آیین نامه مقایسه شده و روابط جایگزینی ارایه گردید.

    کلیدواژگان: تاخیر برشی، اعضای کششی، شکست مقطع خالص، مقطع قوطی، اتصال جوشی
  • اسماعیل محمدی ده چشمه، وحید بروجردیان* صفحات 145-156

    در این تحقیق به بررسی اثر ستون پی-دلتا (ستون متکی) در پاسخ قاب های ثقلی دارای سیستم باربر جانبی دیوار پایه-گهواره ای پرداخته است. سازه های مورد بررسی دارای تعداد طبقات 4، 8، 12، 16 و 20 طبقه هستند. رفتار دینامیکی غیرخطی تحت 22 رکورد لرزه ای دور و 28 رکورد لرزه ای نزدیک گسل که نیمی از آن ها دارای پالس هستند، در نرم افزار OpenSees انجام شده است. رکوردهای موردنظر در دو سطح DBE و MCE مقیاس شده و به سازه اعمال می‎شوند. مدل سازی به صورت دو بعدی انجام گرفته است. در این تحقیق نشان داده شده است که 1) اثر مودهای بالاتر با افزایش شدت زلزله افزایش می یابد، 2) اثرات مودهای بالاتر به صورت افزایش خمش و برش در دیوار در رکوردهای دور و نزدیک گسل بدون پالس بیشتر قابل مشاهده است، 3) جابجایی های پسماند در دو سطح زلزله مورد بررسی ناچیز و قابل صرف نظر است، 4) ستون پی-دلتا بیشتر در سازه ها تحت رکوردهای نزدیک گسل دارای پالس موثر بوده است، 5) حداکثر اثر ستون پی-دلتا در افزایش لنگر خمشی دیوار تحت زلزله نزدیک گسل دارای پالس است که مقدار آن 12 درصد است و 6) به صورت کلی اثر ستون پی دلتا در سازه های دیوار پایه-گهواره ای به صورت ویژه دیوارهای گام بردارم قابل صرف نظر است.

    کلیدواژگان: سیستم مرکزگرا، دیوار گهواره ای، تغییر شکل پسماند، اثر ستون پی-دلتا، اثر مودهای بالاتر
  • فرزانه حامدی*، سید بنیامین ادیب زاده صفحات 157-172

    اتصال گیردار تقویت نشده جوشی (WUF-W) یکی از متداول ترین انواع اتصالات گیردار فولادی در قاب های خمشی است. با این وجود، به دلیل چالش های نصب ورق پیوستگی در ستون جعبه ای، توسعه روابط طراحی ستون های جعبه ای بدون ورق پیوستگی و ارایه راه های خلاقانه برای جایگزینی ورق پیوستگی در ستون جعبه ای همواره مورد توجه محققین، طراحان و سازندگان بوده است. با عنایت به رویکرد جدید آیین نامه هایی نظیر AISC 341-16 و مبحث دهم مقررات ملی ایران و ابهامات ایجاد شده درباره حداقل ضخامت وجه ستون جعبه ای فاقد ورق پیوستگی، در این پژوهش 42 مدل اتصال گیردار WUF-W تحت بارگذاری چرخه ای و بارگذاری یکنواخت مورد مطالعه عددی قرار گرفتند. نتایج این پژوهش نشان داد که رویکرد ویرایش پنجم مبحث دهم از مقررات ملی ایران مبنی بر الزام نصب ورق پیوستگی مستقل از ضخامت وجه ستون جعبه ای سخت گیرانه بوده و با اعمال ضریب اصلاحی برابر با 1.7 به رابطه ی قبلی در ویرایش چهارم مبحث دهم و یا آیین نامه AISC 341-10 می توان به حاشیه اطمینان مناسب جهت طراحی اتصال بدون ورق پیوستگی در ستون جعبه ای دست یافت.

    کلیدواژگان: اتصال WUF-W، ستون جعبه ای، گیرداری، بارگذاری چرخه ای، ورق پیوستگی
  • محتشم خان احمدی، مجید قلهکی*، امید رضایی فر، بهزاد دژکام صفحات 173-183

    پایش سلامت سازه ها با هدف تامین ایمنی و کاهش هزینه های نگهداری مورد توجه بسیاری از پژوهشگران است. تیرها و ستون ها از اعضای اصلی سازه های مهندسی عمران هستند و طراحان انتظار دارند آخرین اعضای آسیب دیده سازه ها از تیرها و ستون ها باشد. در این مقاله به شناسایی آسیب تیر فولادی بر اساس داده های دینامیکی مودال پرداخته شده است. پس از انجام آنالیز مودال تیر مدل سازی شده در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS اطلاعات مودال شامل فرکانس ها و شکل های مود سالم و آسیب استخراج شد. تفاوت در مقادیر فرکانس وضعیت های اولیه و ثانویه به دلیل وجود آسیب مشاهده گردید. همچنین، مقادیر معیار همبستگی مودال (MAC) کمتر از 1 به دست آمد که تاییدی بر وجود آسیب است. پردازش سیگنال های شکل مود سالم و معیوب با استفاده از روش تحلیلی آنالیز موجک در محیط نرم افزار MATLAB.R2021a انجام شد. در تمامی مودها مقایسه بین نمودار سیگنال های خروجی وضعیت های سالم و آسیب تفاوت را در منطقه آسیب نشان می دهد به نحوی که با یک بررسی ساده می توان موقعیت های آسیب را با خطای کمتر از 2% شناسایی نمود.

    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه، تحلیل مودال، پردازش سیگنال، تبدیل موجک، شناسایی آسیب
|
  • Ehsan Shahryari, Mahdi Akbari *, Amir Mohammad Hamedipour Pages 1-17
    In recent years, extensive studies have been conducted on the effect of different nanomaterials on the performance of asphalt mixtures. Also, in the present study, Nano graphene oxide (GO) in the amounts of 0.2, 0.5, and 0.8% by weight of bitumen was used to improve the fracture resistance of HMA asphalt mixture against cracking at negative temperatures. Nano graphene oxide (GO) has been introduced as the material of the century due to its very unique and excellent properties. For this purpose, to investigate the effect of this nanomaterial on the fracture resistance of the asphalt mixtures, the semi-circular bending (SCB) fracture test at temperatures of -5 and -15°C and four different loading modes have been used. In addition, conventional bitumen tests were performed to investigate the effect of Nano GO on pure bitumen in this study. The conventional bitumen tests showed that the addition of Nano GO to pure bitumen increased the softening point, viscosity, and specific gravity and reduced the penetration and ductility in pure bitumen. Also, the semi-circular bending (SCB) fracture test results indicate that using Nano graphene oxide increases the fracture energy of asphalt mixtures and improves the resistance of asphalt specimens to cracking. So that mixtures containing 0.5% of this additive have the best performance. The results show that the use of this amount of additive in the asphalt mixture at -5°C and pure loading mode I increases by 105% and at -15°C and pure loading mode II increases by 60% in the fracture energy.
    Keywords: semi-circle bending (SCB) fracture test, Nano graphene oxide, fracture energy, low-temperature cracking, hot mix asphalt
  • Seyed Ali Yadavar, Ehsan Dehghani * Pages 19-35

    The method for retaining the excavated pit could have a significant effect on the soil pressure acting on the retaining walls; For this purpose, since the Top-Down construction method is widely used, In this study, a series of numerical analyses has been conducted to investigate the effect of the excavation method and the distribution of the structural elements on the soil pressure distribution. Generally, for engineering purposes, active and at-rest soil pressure distribution and the Peck apparent pressure distribution (in the case of retained walls) are used for soil pressure determination. The results of the study suggest that in contrast to the at-rest and active soil pressure distribution, the pressure distribution on retaining walls has no similarity with the triangular distribution and the Peck's APD provides an acceptable estimation of soil pressure and its distribution. The results also show that with the increase of deformation due to the construction of the wall, as an example in one case, a 60% increase in ground settlement reduced the soil pressure acting on the walls by up to 15%. It's also noteworthy that this study focuses only on a special type of soil, So the result might be inapplicable to other circum-stances.

    Keywords: Lateral soil pressure, Top-Down method, Peck's APD, Arching effect
  • Mahmoud Reza Keymanesh *, Mohammad Reza Mohammad Aliha, Gholamreza Mehdizadeh Pages 37-55

    The durability of asphalt mixtures depends to a large extent on the asphalt film thickness. Stripping is the separation of the asphalt binder film from the aggregate surface due to the action and penetration of water. In this study, a gradation was prepared from basalt crushed aggregates. Then, by applying upper and lower allowable deviation tolerances to the fine aggregates of it, two gradations were produced. Nano-Organosilane Zycotherm was used as a liquid antistripping additive.  The guidelines of the MS-2 Journal of the Asphalt Institute, NCHRP 567 report, Austroads and VicRoads reports were used to calculate the asphalt film thickness. Scanning Electronic Microscopy (SEM) was also used to show the asphalt film thickness of the three asphalt mixtures. The Marshall Stability Ratio and Indirect Tensile Strength Ratio tests according to AASHTO T283 were used to evaluate the moisture durability of asphalt mixtures. The results showed that the gradation changes in the fine aggregates caused a 12.9% decrease in asphalt film thickness in asphalt mixtures with upper allowable deviation tolerances and a 17.7% increase in asphalt film thickness in asphalt mixtures with lower allowable deviation tolerances, and these changes necessitate durability tests.  Also, in the evaluation of moisture durability, all three asphalt mixtures were able to strip according to MSR and TSR indexes. Although Zycotherm had a positive effect on the MSR index of all three asphalt mixtures, according to the TSR index, the asphalt mixture with the lower allowable deviation tolerances was still able to stripe. Therefore, the moisture damage due to the gradation changes in this asphalt mixture is not improved by the Zycotherm additive.

    Keywords: Allowable deviation tolerances, Asphalt film thickness, Marshall Stability Ratio, Indirect Tensile Strength Ratio, Moisture sensitivity
  • Mehdi Lak, Mehdi Komasi * Pages 57-68
    In this study, the ogee spillway flow pattern under the influence of the spillway curve shape and upstream slope changes was evaluated using Flow-3D numerical simulator software. Thus, two ogee spillways with elliptical crest and USBR pattern were simulated in two vertical and oblique upstream modes with a slope of 3H:3V and three different heads, and the results of changes in effective parameters such as flow, velocity and pressure in the length of each spillway was examined. Validation of the results of the numerical model with the results of the Maynord experimental model showed that the Flow-3D numerical model has a high ability to simulate the flow field on the ogee spillway. Comparison of flow rate from numerical model with experimental data showed that the average computational error was less than 3% of the numerical model. Examination of the pressure field showed that at the height of the head equal to the design head, the pressures are close to atmospheric pressure and no negative pressure is created on the spillway crest, but at the head higher than the design head, negative pressure will be created on the spillway. The amount of negative pressure created at the beginning of the USBR spillway crest is higher than the negative pressure value of the elliptical spillway crest due to the lack of continuity in the crest and further separation of the flow lines from it.  The results also showed that the ogee spillway with oval crest has a relatively better performance in the flow over the spillway and in these spillways it is possible to pass more discharge with higher safety and sloping the upstream side of the spillway causes a change in the discharge coefficient and finally the flow rate of the spillways.
    Keywords: Ogee Spillway, numerical simulation, Flow3D, Finite Volume, Pressure distribution
  • Michael Kazemzadeh, Amirali Zad *, Maryam Yazdi, Ali Chamani Pages 69-83
    Soil pollution due to various factors is one of the world's problems in different countries, especially industrialized countries, which has attracted much attention in the form of various researches. To solve this problem, in this study, metakaolin was used to stabilize low-plasticity (CL) clay contaminated with lead and zinc nitrate. The present study consists of two main stages. The first stage examines the soil to identify the most critical concentrations of contaminated soils and soils contaminated with lead nitrate and zinc nitrate in a ratio of 1: 1 and with concentrations of 1000, 5000 and 10000 ppm with a curing time of 7 days. The results obtained in the first stage showed that increasing the concentration of pollutants has a negative effect on soil geotechnical parameters, which can be reduced to the maximum uniaxial compressive strength and reduced soil CBR resistance. This step aimed to identify the most critical concentration of contaminated soil, which was 100 ppm. The second stage examines the resistance tests of contaminated soil with a concentration of 10000 ppm and its stabilization with metakaolin at a rate of 5% by weight and with a curing time of 7, 14 and 28 days. The purpose of curing time is to investigate the effect of time on soil geotechnical parameters during the presence of metakaolin in the soil. In general, according to the results of these experiments, the maximum uniaxial compressive strength and soil CBR strength increased with increasing curing time. As the curing time increases, the soil adhesion increases and consequently the compressive strength of the soil increases.
    Keywords: lead(II) nitrate. Zinc nitrate, metakaolin, Soil contamination
  • Hassan Ziari *, Mojtaba Hajiloo Pages 85-102
    The mix design of asphalt mixtures is one of the most important factors that affect their performance. Given the importance of the performance assessment of asphalt mixtures and volumetric parameters, a new method called balanced mix design (BMD) had been created. This method considers volumetric parameters as the initial criterion. The ultimate criterion to determine an appropriate range for the optimum bitumen percentage is the proper rutting and cracking performance of the asphalt mixture. In this study, five different asphalt mixture designs were first investigated using the Superpave method, using low (25%) and high (50%) percentages of RAPs and vegetable oil as a recycling agent. Then the mixtures were designed using the BMD method considering three different bitumen contents for each mixture. The Hamburg Wheel Tracking and I-FIT tests were performed to assess the rutting and cracking resistance, respectively. The results of this study show that the optimum binder content (OBC) obtained by BMD method is different from the Superpave method. The highest discrepancies are observed when 25% and 50% of the RAP materials are used without rejuvenator. In these mixtures, the results show that the OBC obtained by the BMD method compared to the Superpave method for mixtures containing 25 and 50% RAP without rejuvenator increased by 9.56 and 22.18%, respectively. In terms of performance, the percentage of OBC by the Superpave method is not suitable for mixtures containing RAP and rejuvenator.
    Keywords: Balanced mix design (BMD), Reclaimed asphalt pavements (RAPs), Rejuvenator
  • Rasoul Daneshfaraz *, Amir Ghaderi, Alireza Bagheri Pages 103-114
    In the present study, tests were performed on the chute with five different geometric shapes of baffles and at four different distances of baffles rows under different hydraulic conditions. The results showed that the baffles on the chute creates the flow resistance and with increasing turbulence causes the transfer of the inception point to the upstream of the chute and increases the rate of energy dissipation compare to the chute without baffles. Baffle chutes increased the aeration length by 5.8 times and increases the energy dissipation rate by 21 to 61 percent compared to the chute without baffles. In all models, the rate of energy dissipation in low discharges is higher and with increasing discharge, the energy dissipation decreases. By increasing the spaces between the baffles on the chute, the energy dissipation rate decreased in all models. In the M2 model as the superior model, increasing the spaces between the baffle reduces by 3.1% and 4.57% in the energy dissipation rate, respectively. The effect of longitudinal spaces between the baffles on the aeration and the energy dissipation rate is greater than its transverse spaces.
    Keywords: Baffled Chutes, Energy Dissipation, Inception point, Spaces between the baffles, physical model
  • Ali Reza Ghanizadeh *, Farzaneh Fathizadeh Pages 115-130

    In this study, the effect of adding different percentages of recycled concrete aggregates to aggregate base layer materials on the fatigue and rutting life of pavement has been investigated. In the performed analyzes, nonlinear analysis by NonPAS software has been used. To this end six four-layered pavement sections with different layers thickness were analyzed for three types of very soft, soft and medium clay subgrade soil. The behavior of asphalt layer materials was considered as linear elastic and the behavior of base, subbase and subgrade materials was considered as nonlinear elastic. In all sections of pavement, the use of 0 to 100% of recycled concrete aggregates for all subgrades, at least 61.6% and maximum 198.5% increases the fatigue life and at least -22.6% and maximum 88.4% increases rutting life. In very soft clay subgarde, in thicknesses above 20 cm for the base layer and thicknesses above 30 cm for the subbase layer, it is possible to use recycled concrete materials. In medium clay subgrades, in thicknesses above 15 cm for the base layer, thicknesses above 20 cm for the subbase layer and also thicknesses above 15 cm for the asphalt layer, it is possible to use recycled concrete materials. In hard subgardes, there is no special considerations in terms of the thickness of pavement layers for the use of recycled concrete materials.

    Keywords: Granular base, Recycled concrete aggregate (RCA), Pavement analysis, Fatigue, Rutting
  • Lida Shahbazi, Sepideh Rahimi *, Mohammad Hossein Zadeh, Ramzan Rezaeyan Pages 131-144

    The non-uniform stress distribution that occurs in a tension member adjacent to a connection, in which all elements of the cross section are not directly connected, is commonly referred to as the shear lag effect. This effect reduces the design strength of the member because the entire cross section is not fully effective at the critical section location. This phenomenon has long been taken into account in various structural codes, however the rules of the codes used are somewhat conservative and it seems that they need to be reviewed. In this research, a series of steel box section connected through two wings and plate sections were studied through finite element method using ABAQUS software, and the ultimate member capacity was obtained. It can be seen that in this regard the relationship between the rules is somewhat conservative and optimized relationships have been proposed to address this issue. Parameters used include connection length, axial force eccentricity, and weld size. The results show that the length of the connection, the gusset plate thickness and also the eccentricity have a significant influence on the shear latency coefficient.

    Keywords: Shear Lag, Tensile members, Net cross section failure, Box section, Welded connection
  • Esmaeil Mohammadi Dehcheshmeh, Vahid Broujerdian * Pages 145-156

    In this research, the effect of P-Delta column (leaning column) on the response of gravitational frames with lateral-load resistance system of base-rocking wall has been investigated. The studied structures have 4-, 8-, 12-, 16-, and 20-stories. Nonlinear dynamic behavior is performed under 22 far-field seismic records and 28 near-field seismic records, half of which are pulse-like, via OpenSees software. The ground motions are scaled at both DBE and MCE levels and applied to the structure. The modeling is done in two dimensions. As a results, it has been shown that 1) the higher modes effect increases with increasing earthquake intensity, 2) the higher modes effect are more visible in the records of far-field and near-field-non pulse-like, 3) residual displacements in The both earthquake levels studied are insignificant and negligible, 4) P-Delta column has been more effective in structures under near-field-pulse-like records, 5) The maximum effect of P-Delta column in increasing the moment of wall under near-field-pulse-like earthquake that the value is 12%, and 6) In general, the effect of the P-Delta column on the base-rocking wall structures in especially the stepping-wall can be ignored.

    Keywords: Self-centering system, Rocking wall, Residual displacement, Leaning column effect, Higher mode effect
  • Farzaneh Hamedi *, Seyed Benyamin Adibzadeh Pages 157-172

    The Welded Unreinforced Flange-Welded Web (WUF-W) Moment Connection is one of the most common types of rigid connections in steel moment frames. However, due to continuity plates installing challenges in the box columns, developing the design equation of continuity plates and finding creative alternative solutions instead of installing inner continuity plates in box columns are the matter of interest to the researchers. Considering the new continuity plate design approach in the AISC 341-16 and the part 10 of the Iranian National Building Code and the ambiguities that have arisen, in this research 42 WUF-W connections have been modeled and numerically studied under monotonic and cyclic loading. The results show that the approach has been taken by the 5th editions of part 10 of the Iranian National Building Code based on mandatory installing the continuity plate in box columns is strict. It seems that the equation for design the minimum thickness of the continuity plates in 4th edition of part 10 of the Iranian National Building Code can be satisfy the seismic provisions of AISC 341-16 by the correction factor equal to 1.7.

    Keywords: WUF-W Connection, Box Column, Rigidity, cyclic loading, Continuity Plate
  • Mohtasham Khanahmadi, Majid Gholhaki *, Omid Rezaifar, Behzad Dejkam Pages 173-183

    Numerous researchers focus on monitoring the health of structures to ensure safety and reduce maintenance costs. Beams and columns are the primary elements of structures in civil engineering, and designers expect beams and columns to be the last elements to experience damage. This paper identifies steel beam damage based on dynamic modal data. After a modal analysis was performed on the modeled beam using the ABAQUS finite element software, modal information was extracted, including the frequencies and shapes of healthy and damaged modes. Due to the presence of damage, differences in the frequency values of primary and secondary conditions were observed. In addition, modal assurance criteria (MAC) values below one were obtained, confirming the presence of damage. Using an analytical method based on wavelet analysis, MATLAB.R2021a processed healthy and damaged mode shape signals. In all modes, a comparison of the output signal diagrams of healthy and damaged modes revealed the difference in the damaged area, allowing the damage locations to be identified with an error of less than 2 percent using a simple examination.

    Keywords: Structural Health Monitoring, Modal Analysis, Signal Processing, Wavelet Transform, Damage Identification