مهندسی عمران امیرکبیر
سال:1403 | دوره:56 | شماره:6 |تعداد مقالات:6

بدلیل تمایل زیاد سازندگان به استفاده از مصالح بومی برای پوشش قاب های فولادی سبک که علاوه بر فراوانی و دستیابی آسان بتوان با آن نمای طرح سنگ، آجر و غیره را نیز برای یکپارچگی با نمای سایر بخش های موجودِ بنا در بحث توسعۀ ساختمان ها ایجاد نمود در این تحقیق سیستم قاب فولادی سبک با پوشش سازه ای جدیدی از جنس پرسلان مطرح می شود. برای مورد استفاده قرار گرفتن این سیستم نوین توسط طراحان سازه، شناخت رفتار لرزه ای آن ضروری است. برای همین دو نمونه دیوار برشی فولادی سرد نورد شدۀ تمام مقیاس با ابعاد2/4×1/2 متر دارای پوشش سرامیک پرسلان با پیکربندی های مختلف و تحت الگوی بارگذاری جانبی چرخه ای استاندارد همزمان با اعمال بار ثقلی ثابت مورد آزمایش قرار داده شده اند. سرامیک پرسلان مقاومتی چندین برابر مقاومت سنگ گرانیتی را با چگالی کمتر دارد بنابر این همان مقاومت سنگ را با ضخامت و وزن کمتر تأمین می کند ضمن اینکه بر خلاف سنگ مقاومت یکپارچه و قابل اطمینانی نیز دارد چونکه بدلیل صنعتی بودن فاقد رگه است. در این تحقیق ضمن محاسبۀ شکل پذیری و ضریب رفتار با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش نمونه ها، اثر لرزه ای راستای سرامیک های مستطیلی شکلِ پوشش قاب که می توانند در نوارهای افقی یا در نوارهای قائم اجرا شوند مورد بررسی قرار می گیرد. بررسی ها نشان می دهد اجرا یا نصب این پوشش پرسلانی به صورت نوارهای قائم به جای نوارهای افقی منجر به حدود 50 درصد کاهش جذب انرژی و اُفت نزدیک 18 درصد مقاومت جانبی نهایی می شود بدون اینکه تأثیری بر ضریب رفتار دیوار برشی داشته باشد.

مهاربندهای کمانش ناپذیر به عنوان عناصر مقاوم در برابر بارهای محوری در کشش و فشار شناخته می شوند. مطالعه حاضر بر بررسی عملکردی رفتار لرزه ای قاب ساختمانی مهاربندی شده با مهاربند کمانش ناپذیر با ارتفاع کم تا متوسط تحت زمین لرزه های دور و نزدیک با و بدون پالس از گسل متمرکز شده است. در این تحقیق قاب های ساختمانی دارای اتصالات تیر به ستون مفصلی در 4 و 8 طبقه مورد مطالعه قرار گرفته اند. تحلیل دینامیکی افزایشی برای 14 رکورد زلزله از هر سه حوزه انجام شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل دینامیکی افزایشی برای قاب های مورد تحقیق تحت اعمال رکوردهای زلزله با شرایط و ویژگی های متاثر از فاصله با محل وقوع زلزله، آسیب پذیری قاب های 4 و 8 طبقه را در برابر حرکات زمین در هر سه حوزه قرار گیری از محل گسل و برای پارامتر آسیب جابجایی نسبی طبقه نشان داده است. همچنین نتایج نشان داده اند که اعضای مهاربندی آسیب پذیرترین اعضای این قاب هستند. میانه شتاب برای سازه 4 طبقه در سطوح عملکردی استفاده بدون وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش و در تامین شرایط عملکردی برای پارامتر آسیب جابجایی نسبی طبقه در زمین لرزه های حوزه دورg 30/0 وg 85/0 و g05/1، برای حوزه نزدیک دارای پالسg 40/0 و g 75/0 و g95/0 و برای حوزه نزدیک بدون پالس(به ترتیب)g 30/0 وg 80/0 و g00/1 بدست آمده اند.

باطله های مس محصول جانبی کارخانه های فرآوری مس هستند که کاربرد مناسبی برایشان تعریف نشده است و به دلیل حجم زیاد و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن، مشکلات زیست محیطی و اقتصادی بسیاری را به همراه دارند. پژوهش اخیر به بررسی تأثیر استفاده از باطله کارخانه فرآوری مس به عنوان جایگزین سیمان بر خواص مکانیکی و دوام بتن می پردازد. برای این منظور، پنج طرح اختلاط با درصدهای مختلف از باطله مس معدن چهل کوره در ساخت بتن استفاده شد. این باطله حاوی سیلیسیم، آهن، منیزیم و آلومینیوم است. 105 نمونه شامل 75 نمونه مکعبی با ابعاد 10×10×10 سانتی متر و 30 نمونه استوانه ای با ابعاد 15 ×30 سانتی متر تهیه شد. نتایج نشان داد که استفاده از 5 درصد باطله مس باعث بهبود مقاومت فشاری نسبت به نمونه شاهد می شود. اما درصورت افزایش درصد باطله مس به 10 درصد، کاهش در مقاومت فشاری مشاهده شد که با وجود این کاهش، همچنان مقدار مقاومت فشاری، بیشتر از نمونه شاهد بود. با استفاده از باطله مس، کاهش ناچیزی در مقاومت کششی رخ داد. آزمایش های مقاومت الکتریکی و جذب آب در سن 28 روز نشان دادند که استفاده از باطله مس باعث کاهش ناچیز در مقاومت الکتریکی و جذب آب بتن می شود. همچنین، افزودن 5 تا 10 درصد باطله مس بجای سیمان باعث کاهش هزینه های تولید بتن و کاهش مصرف انرژی با مصرف کمتر سیمان، کاهش آسیب به محیط زیست با تولید کمتر سیمان و مصرف بهینه باطله های معادن مس خواهد شد. بنابراین، باطله مس به عنوان یک جایگزین مناسب برای جایگزینی جزئی سیمان در بتن قابل استفاده است.

بتن از پرکاربردترین و مهم ترین مصالح در بحث ساخت و ساز است. یکی از موضوعات پر اهمیت در طراحی و ساخت سازه های بتنی، عمر سرویس دهی آن ها است. حمله ی سولفاتی در بتن، از شناخته شده ترین خرابی های بتن است که باعث کاهش عمر سرویس دهی سازه های بتنی می شود. در این مطالعه، سیمان LC3 (جایگزینی بخشی از کلینکر با رس کلسینه شده و سنگ آهک)، به عنوان راه حل موثری برای افزایش پایایی سیمان در محیط های غنی از سولفات و همچنین، کمک به مسائل زیست محیطی حاصل از کاهش نیاز به کلینکر مصرفی، مورد توجه قرار گرفته است. مطالعه ی ترمودینامیکی در باب ارزیابی عملکرد سیمان LC3 در برابر حمله ی سولفاتی، با در نظر گرفتن پارامتر زمان، با استفاده از نرم افزار ترمودینامیکی، انجام شده است. مقایسه ی نتایج حاصل از شبیه سازی ترمودینامیکی با سایر مطالعات حاکی از دقت و صحت شبیه سازی های انجام شده است. در این مطالعه، بررسی نتایج منجر به معرفی مراحل مختلف سینتیکی تغییرات فازهای اترینگایت و گچ به عنوان محصولات اصلی حمله ی سولفاتی شد. بررسی نمودارهای تغییرات سینتیکی فازهای اترینگایت و گچ حاکی از آن است که افزایش دو پارامتر درصد جایگزینی سیمان و نسبت مقدار رس کلسینه شده به مجموع رس کلسینه شده و سنگ آهک، سبب کاهش میزان و نرخ تولید دو فاز مخرب اترینگایت و گچ در طی حمله ی سولفاتی می شود. . همچنین، مقدار پارامتر نسبت مقدار رس کلسینه شده به مجموع رس کلسینه شده و سنگ آهک، برابر با 0.6، به عنوان نسبت بهینه ی جایگزینی رس کلسینه شده و سنگ آهک در سیمان LC3، معرفی شد.

باند برشی از مهم ترین ویژگی های رفتاری خاک های دانه ای است که در واقع حاصل موضعی شدن تغییر شکل ها تحت بارهای اعمال شده بر نمونه خاک است. مطالعات بسیاری بر روی پدیده تشکیل باند برشی انجام شده است، لیکن به مقایسه رفتار خاک داخل و خارج از باند برشی کم تر پرداخته شده است.  هدف از مطالعه حاضر مقایسه رفتار خاک داخل و خارج باند برشی در آزمون برش مستقیم در مقیاس‏های ماکرو و میکرو با استفاده از روش المان مجزا دوبعدی است. بدین منظور ابتدا با مقایسه نتایج شبیه‏سازی و تجربی، پارامترهای ماده در مقیاس میکرو کالیبره شدند. سپس یک مطالعه پارامتری با انجام 9 آزمون برش مستقیم با تنش‏های قائم متفاوت بر روی سه نمونه خاک با تراکم‏های متفاوت انجام شد. در این مطالعه پارامتری، کمیت‏هایی شامل تنش برشی، پوکی، چرخش ذرات، عدد تماس و انرژی پلاستیک بین‏ذره‏ای داخل و خارج باند برشی در طول آزمون اندازه‏گیری شدند. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که چرخش ذرات در انتهای آزمون به طور متوسط داخل باند برشی 5 تا 17 برابر بزرگ تر از چرخش ذرات خارج باند برشی هستند. همچنین نتایج نشان داد که انرژی زوال یافته در انتهای آزمون به طور متوسط داخل باند برشی 12 تا 96 برابر بزرگ تر انرژی‏های زوال یافته خارج باند برشی هستند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که اعداد تماس در انتهای آزمون به طور متوسط داخل باند برشی 3 تا 19 درصد کم تر اعداد تماس خارج باند برشی هستند.

گستردگی کاربرد آزمایش نفوذ مخروط به علت سرعت عملیات آن در شناسایی لایه های خاک و ویژگی های آن، باعث شده است که روش های مختلف تحلیلی برای مطالعه ی این آزمایش به وجود آید. اندازه گیری فشار آب منفذی اضافی در طی آزمون نفوذ مخروط نقش به سزایی را در تعیین خصوصیات و پارامترهای مهندسی خاک های رسی می تواند ایفا کند. در بسیاری از مسائل ژئوتکنیکی، وضعیت تنش اولیه ی موجود در زمین، پارامتر مهمی است که برای طراحی و تحلیل باید شناخته شود؛ ضریب فشار جانبی در حالت سکون، K0، نیز برای سال ها توسط مهندسین ژئوتکنیک مورد مطالعه قرار گرفته است، زیرا پارامتری ضروری در طراحی و تحلیل بسیاری از مسائل ژئوتکنیکی مانند شمع ها و پایداری شیب ها است. با توجه به کمبود مطالعات جامع برروی خاک های رسی، اهمیت شناسایی رفتار این خاک ها وهمچنین محدودیت آزمون های آزمایشگاهی، در این پژوهش با مدل سازی عددی آزمایش نفوذ مخروط در خاک های رسی اشباع در شرایط زهکشی نشده، تأثیر ضریب فشار جانبی و تنش های موثر قائم اولیه بر فشار آب منفذی ایجاد شده براثر نفوذ مخروط، بررسی و رابطه ای بین فشارهای آب منفذی اضافی در محل های u2 وu1 و همچنین u2 و u3 براساس این دو پارامتر ارائه شده است. برای مدل سازی در این تحقیق، از نرم افزار فلک دوبعدی مبتنی بر روش تفاضل محدود و مدل رفتاری کم -کلی اصلاح شده استفاده شده است. برای صحت سنجی، نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی نیز با نتایج اندازه گیری ها در آزمایش برجای نفوذ مخروط مقایسه گردیده است. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش هریک از پارامترهای ضریب فشار جانبی و تنش موثر قائم،  اضافه فشار آب منفذی در هر سه محل اندازه گیری فشار آب منفذی افزایش می یابد.