مهندسی عمران فردوسی
سال:1403 | دوره:37 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

بهبود رفتار مهندسی خاک های مسأله دار در پروژه های عمرانی به عنوان یکی از مهم ترین مسائل پیشرو در مهندسی ژئوتکنیک محسوب می شود. عامل مهم و تعیین کننده در طراحی سازه ها و ابنیه های ژئوتکنیکی بر روی خاک های نرم و سست، تغییر شکل پذیری یا نشست و گاهی مقاومت آنها می باشد. اگرچه روشهای تثبیت خاکها عموما به دو بخش مکانیکی و شیمیایی تقسیم می-شوند ولی امروزه از مواد به اندازه نانو جهت بهسازی خصوصیات ژئوتکنیکی خاکها استفاده می گردد. هدف اصلی از تحقیق حاضر، امکان کاربرد ذرات نانو سیمان در جهت بهسازی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک مخلوط ماسه بادی-بنتونیت (به میزان 15، 30 و 60 درصد) است. برای این منظور، ذرات نانو سیمان به مقدار 2/0، 4/0 و 6/0 درصد وزنی به خاک مورد مطالعه افزوده شده و به مدت 7، 14 و 28 روز عمل آوری بر روی نمونه ها انجام گرفته است. جهت انجام تحقیق از آزمون های آزمایشگاهی تراکم، تک محوری، برش مستقیم (در دو حالت خشک و اشباع) و نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) براساس استاندارد ASTM استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داده است حالت بهینه، ترکیب 6/0 درصد نانو سیمان در مدت زمان عمل آوری 28 روزه در خاک مخلوط ماسه بادی به همراه 15 درصد بنتونیت می باشد. زیرا، این شرایط باعث بهبود خصوصیات تراکم پذیری، افزایش توان باربری و مقاومت برشی در مصالح بهسازی شده گردیده است.

با توجه به میزان مصرف بالای ملات و بتن در سازه ها و نیاز روز افزون به تولید سیمان، توجه به اثرات مخرب زیست محیطی این ماده ضروری به نظر می رسد. این پژوهش قصد دارد تأثیر پودر سرامیک کائولن، سربارۀ کورۀ آهنگدازی و پلیمر استایرن بوتادین رابر را بر روی خواص ‏مکانیکی بتن ژئوپلیمری بررسی کند. در این تحقیق آزمایشگاهی از پودر کائولن و سرباره با درصدهای مختلف و پلیمر استفاده شده است. به منظور دستیابی به اهداف، نمونه های 12 طرح اختلاط تحت ‏آزمایش های مختلف نظیر مقاومت فشاری، خمشی، کششی، مدول الاستیسیته، زمان گیرش بتن (سوزن ویکات) و بررسی ریزساختار میکروسکوپ الکترونی روبشی قرار گرفتند. استفاده از پلیمر در آزمایش مقاومت فشاری 7 و 28 روزه در نمونه طرح BS8 نسبت به طرح شاهد S4 به ترتیب باعث بهبود 15% و 24% مقاومت نمونه ها شد. در آزمایش مقاومت کششی نمونه طرح اختلاط SC50-4 (2.79 Mpa) نسبت به نمونه طرح شاهد S4 (2.63 Mpa) باعث بهبود 6% مقاومت نمونه شد. در آزمایش مقاومت خمشی بین نمونه طرح شاهد S4 نسبت به نمونه طرح BS8 تفاوت معناداری مشاهده نشد. با آزمایش ریزساختار در نمونه های حاوی 75% پودر کائولن نسبت به نمونه های حاوی 50% پودر کائولن، به علت آگلومره شدن نانو ذرات، افت خواص مکانیکی در آنها مشاهده شد که به دلیل تجمع نانو ذرات در این درصد وزنی است.

در این مقاله اثر استفاده از درصدهای مختلف وزنی مواد با خاصیت پوزولانی همچون فلدسپات و میکروسیلیس (به عنوان جایگزین بخشی از سیمان) بر مشخصات مکانیکی و دوامی آزمونه ها بررسی شده است. مطالعۀ اثر کاربرد الیاف فولادی با درصد حجمی 1%، بر خواص مکانیکی کامپوزیت سیمانی از دیگر اهداف این تحقیق است. در پژوهش حاضر 19 طرح اختلاط از کامپوزیت های سیمانی، حاوی میکروسیلیس، فلدسپات و الیاف فولادی ساخته شده اند. فلدسپات و میکروسیلیس با درصدهای وزنی 5%، 10% و 15% به صورت انفرادی و ترکیبی با سیمان جایگزین شدند. خصوصیات مورد بررسی شامل: مقاومت فشاری، خمشی، کششی به روش مستقیم، الکتریکی، جذب آب و بررسی ریزساختار میکروسکوپ الکترونی روبشی بوده است. نتایج نشان داد در نمونه های حاوی الیاف فلزی کوتاه، بهبود مقاومت فشاری مشاهده شد؛ به طوری که همۀ نمونه های الیافی نسبت به نمونۀ شاهد افزایش مقاومت داشتند. در میان نمونه های فاقد الیاف، کمترین میزان افت مقاومت فشاری بر اثر حرارت به نمونه طرح با جایگزینی 15% فلدسپات اختصاص داشت. همۀ نمونه های حاوی 1% الیاف فولادی بدون توجه به درصد جایگزینی فلدسپات و میکروسیلیس، مقاومت خمشی بالاتری را نتیجه دادند. بررسی نتایج حاصل از آزمایش کشش مستقیم، نشان دهندۀ اثر چشمگیر الیاف فولادی بر افزایش مقاومت کششی کامپوزیت های سیمانی حاوی میکروسیلیس و فلدسپات است؛ به گونه ای که استفاده از 1% الیاف فولادی کوتاه موجب شده مقاومت کششی به طور متوسط 39% افزایش یابد.

مکانیسم های کنترل سازه ای به عنوان روشی قابل اعتماد و کارآمد برای بهبود عملکرد لرزه ای و پایداری سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. یکپارچگی و تامین پایداری زیرساخت های عمرانی مانند سازه های دریایی و بویژه سکوهای نفتی که در معرض شرایط سخت محیطی قرار دارند از چالش هایی است که مهندسان طراح به دنبال برطرف کردن آن با ایجاد روش های نوین و همچنین بهبود دادن علمکرد سیستم های پیش تر توسعه یافته می باشند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر سطوح مختلف پیش تنیدگی سیم های آلیاژ حافظه دار شکلی موجود در میراگر غیرفعال مبتنی بر آلیاژ حافظه دار شکلی و تاثیر آن در کاهش پاسخ لرزه ای سازه بوده است. برای این منظور، یک سازه دریایی ساده شده با استفاده از نرم افزار OpenSEES مدلسازی شده و سیستم کنترل سازه ای میراگر غیرفعال مبتنی بر آلیاژ حافظه دار شکلی در آن قرار گرفته و نتایج حالات مختلف پس از اعمال هفت جفت حرکت زمین مقیاس شده از زلزله ها حوزه دور و تحلیل تاریخچه زمانی، ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده گویای آن است که افزایش سطح مقطع سیم ها و همچنین افزایش میزان پیش تنیدگی آن ها باعث کاهش جابجایی حداکثر سازه می شود و عملکرد کلی سیستم کنترل سازه ای را بهبود می بخشد.

بتن پلاستیکی به طور گسترده در ساخت دیوارهای بریده سدهای خاکی استفاده می شود. خواص مکانیکی و رفتار مصالح به کار رفته در ساخت چنین دیوارهایی به دلیل بارهای وارده بر پی و ضد آب بودن دیوار از اهمیّت ویژه ای برخوردار است. انرژی شکست مهم ترین عامل تأثیرگذار در توصیف رفتار شکست در نظر گرفته می شود که در واقع مکانیسم ترک خوردگی بتن را توصیف می کند. این تحقیق با هدف بررسی اثر افزودن الیاف پلی پروپیلن 12 میلی متری و الیاف ماکروبارچیپ 30 میلی متری برای بتن پلاستیکی تقویت کننده دیوارهای بریده انجام شده است. خواص مورد مطالعه عبارتند از: آزمایش تعیین اسلامپ مخلوط بتن، آزمایش اولتراسونیک بتن، مدول الاستیسیته، منحنی تنش-کرنش، نفوذپذیری بتن، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مقاومت فشاری در سن 28 روزه. نتایج به دست آمده از مخلوط های بتن تازه نشان می دهد که وزن مخصوص و اسلامپ برای هر دو نوع الیاف کاهش می یابد. بیشترین کاهش در الیاف پلی پروپیلن52.27% بود. نتایج آزمایش اولتراسونیک نشان دهندۀ کاهش 9.47% سرعت موج برای الیاف پلی پروپیلن و 14.17% برای الیاف های ماکرو است. بر اساس نتایج مقاومت فشاری 28 روزه، افزودن الیاف باعث کاهش مقاومت فشاری شده است. بیش ترین مقدار برای الیاف پلی پروپیلن 27.20% و برای الیاف ماکروبارچیپ 23.32% بود. با توجه به نتایج مدول الاستیسیته، افزودن الیاف این ویژگی بتن پلاستیک را کاهش می دهد به طوری که بالاترین مقدار برای الیاف پلی پروپیلن 16.98% و برای الیاف ماکروبارچیپ 24.70% است.

در این مقاله، روش عددی شتاب مرتبه 3 ارائه گردیده است. فرض اساسی این روش این است که تغییرات شتاب در بازه زمانی Δt به صورت یک چندجمله ای درجه سوم می باشد که در نتیجه، معادله تغییرمکان آن که با دو بار انتگرالگیری از معادله شتاب بدست می آید یک منحنی درجه پنج است که دارای شش ضریب مجهول می باشد. برای مقایسه کمی میزان خطای این روش با دیگر روشهای مطرح عددی، یک سیستم یک درجه آزاد خطی با فرکانس یک هرتز و میرایی های مشخص 1، 2، 5، 10 و 20 درصد در نظر گرفته شد. سپس، به این سیستم بارگذاری هارمونیک سینوسی با فرکانس مشخص اعمال گردید. پاسخ دقیق این سیستم در کتب دینامیک سازه ها موجود می باشد. نسبت فرکانس بارگذاری به فرکانس ارتعاش طبیعی سیستم از 01/0 تا 3 با افزایش 01/0 تغییر می کرد. با استفاده از روشهای عددی شتاب مرتبه دوم و نیز روش شتاب مرتبه سوم و روشهای مطرح دیگر و با استفاده از معیار جذر میانگین مربعات خطا به صورت کمی با یکدیگر مقایسه شدند. مقایسه برای ده Δt که کوچکترین آنها برابر با 02/0 ثانیه و بزرگترین آنها برابر با 20/0 ثانیه بود انجام گردید. میزان کاهش خطا برای روش شتاب مرتبه سه نسبت به روش شتاب مرتبه دوم ناچیز بود. کمترین خطا مربوط به روش جنینگز ارتقاء یافته بود که در این روش میزان خطا به مراتب کمتر از دیگر روشهای مطرح بود. بیشترین خطا نیز در بعضی Δtها مربوط به روش ویلسون و در سایر Δtها مربوط به روش تفاضل مرکزی می گردید.