نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

نتایج آزمایش بر 264 نمونه بتن الیافی به صورت مکعب، استوانه‌ای و منشوری در این مقاله ارائه شده است. نمونه‌ها با الیاف شیشه با طول 5/2 سانتیمتر مسلح شدند. پارامترهایی که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفتند عبارت‌اند از: نسبت وزنی الیاف به سیمان (0، 5/1، 3 و 5/4 درصد) و نسبت وزنی شن به ماسه (1/1، 7/0 و 2/0)؛ بدین ترتیب در مجموع 12 طرح اختلاط بتن الیافی مورد مطالعه قرار گرفت. نسبت وزنی آب به سیمان در کلیه نمونه‌ها برابر 4/0 در نظر گرفته شد و کارایی لازم با افزودن فوق روان کننده فراهم شد. نمونه‌ها تحت آزمایش فشاری، کششی و خمشی در سنین 7 و 28 روز قرار گرفتند و مدول الاستیسیته بتن و نیز درصد جذب آب نمونه‌ها تعیین شد. در نهایت ضمن بررسی و بحث بر خواص مکانیکی بتن الیافی با الیاف شیشه، با استفاده از نتایج آزمایشها، روابطی برای تعیین ارتباط خواص مکانیکی این بتن، ارائه شد.

---

در این مقاله یک روش تحلیلی برای ارزیابی ایمنی لرزه‌ای ساختمانهای بتنی مسلح کوتاه و کم ارتفاع ارائه می‌شود. در این روش، ارزیابی براساس مشخصه نیرو – جابه جایی طبقه اول یا ضعیفترین طبقه انجام می‌گیرد. معیار ارزیابی ایمنی سازه براساس دو پارامتر مقاومت و شکل پذیری در حالت زلزله قوی (PGA=0.3 g) و زلزله شدید (PGA=0.45 g) استوار است. مکانیزم شکست سازه به صورت خمشی، برشی و برشی – خمشی طبقه‌بندی می‌شود. ارزیابی ایمنی در پنج گام متوالی انجام می‌گیرد که عبارت‌اند از: الف – مدل سازی سیستم سازه‌ای، ب – تعیین مدل تحلیلی غیرخطی طبقه، ج – ارزیابی ایمنی مقاومت، د – ارزیابی ایمنی شکل پذیری و ه‍ - ترکیب ارزیابی ایمنی. نحوه ارزیابی براساس یک ماتریس معیار پیشنهاد شده استوار است. واژگان کلیدی : مقاومت، شکل‌پذیری، مکانیزم شکست، ساختمانهای بتن مسلح کوتاه

---

در بیشتر موارد مهندسان محاسب بدون آنکه تشخیص درستی از نحوۀ عملکرد دیافراگم کف داشته باشند، آن را صلب فرض می کنند. اگرجه این فرض در بیشتر موارد قابل قبول است، اما باید دانست که عواملی نیز وجود دارد که می توانند این فرضیه را تا حدودی مخدوش کنند. از جمله ساختمانهایی که باید در تحلیل آنها، نسبت به رفتار واقعی دیافراگم توجه خاص شود. ساختمانهای بتنی با دیوارهای برشی ناپیوسته1 اند. با توجه به اینکه در این سازه ها دیوارها بر روی یکدیگر قرار ندارند، لذا نیروی برشی ناشی از بارگذاری زلزله، توسط دیافراگم کف به دیوارهای تراز پایینتر انتقال داده می شود. بنابراین بررسی صلبیت دیافراگم کف در این سازه-ها، به خصوص در طبقات پایین ساختمان، از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مطالعه، به منظور بررسی اثر صلبیت دیافراگم کف در این سازه ها، پارامترهایی همچون، تعداد طبقات نسبت طول به عرض ساختمان، ضخامت دیوارها و دیافراگم کف، در ساختمانهای بتنی با اشکال پلان مستطیلی و I شکل در نظر گرفته شده اند. کلیۀ تحلیلها به صورت دینامیکی طیفی، بر اساس طیف شتاب پیشنهادی استاندارد 2800 و با استفاده از نرم افزار ANSYS 5.4 صورت گرفته است. نحوۀ رفتار این سازه ها و مقایسۀ پاسخهای حالت دیافراگم صلب و انعطاف پذیر در مورد فرکانسها، حداکثر تغییر مکانها، برش دیوارها و ستونها، از جمله نتایج این تحقیق است. واژگان کلیدی: بتن آرمه، دیوار برشی ناپیوسته، سیستم باربر، دیافراگم کف، صلبیت

---

در این مقاله سعی شده است که ایده انجام آزمایش‌های کوتاه مدت و تسریع فرایندها بر اثر افزایش دما با یکدیگر ترکیب شده و روشی جدید برای تخمین خزش پایه دراز مدت بتن ارائه شود. برای این کار با توجه به شباهت نسبتاً زیاد خزش پایه بتن و خزش مواد پلیمری ویسکوالاستیک، ابتدا معادله هم ارزی زمان- دما که از خصوصیات مواد ویسکوالاستیک به شمار می‌رود، در مورد بتن مورد ارزیابی قرار گرفته است. معادله هم ارزی زمان- دما بیان می‌دارد که منحنی‌های خزش بر حسب لگاریتم مدت زمان بارگذاری در دماهای متفاوت، همگی جزیی از یک منحنی مادر هستند و با یک انتقال افقی که مقدار آن به دمای نمونه بستگی دارد، می‌توان این منحنی‌ها را بر منحنی مادر منطبق کرد. این خصوصیت باعث می‌شود که بتوان منحنی خزش در دمای کمتر و در مدت زمان‌های زیاد پس از بارگذاری را بر منحنی خزش در دمای بیشتر و در مدت زمان‌های کمتر پس از بارگذاری منطبق کرد. بنابر این در صورتی که در بتن معادله هم ارزی زمان- دما صادق باشد، می‌توان خزش پایه دراز مدت را با استفاده از مقدار خزش پایه کوتاه مدت در دمای بالاتر براورد کرد. برای ارائه مدلی که بتواند خزش پایه دراز مدت بتن را با استفاده از نتایج آزمایش کوتاه مدت خزش براورد کند، معادله‌ای نظری برای در نظر گرفتن تأثیر دما و بلوغ بتن در لحظه بارگذاری ارائه شده است. سپس روشی مناسب برای تطبیق منحنی‌های خزش مربوط به دماهای مختلف بر یکدیگر پیشنهاد شده تا مدل بتواند مقدار خزش پایه بتن را در دماهای مختلف و در مدت زمان‌های زیاد پس از بارگذاری تخمین بزند. مدل پیشنهادی توسط قسمتی از داده‌های آزمایشگاهی موجود، مورد ارزیابی قرار گرفت و توانایی این مدل برای تخمین خزش پایه بلند مدت بتن نشان داده شد.

---

توسعه استفاده از بتن غلتکی بدون پوشش در سازه های هیدرولیکی مهم ایجاب می کند که عوامل مؤثر بر مقاومت سایشی آن ، به ویژه در بخش سرریز بررسی شود. در این مقاله، ضمن تحلیلی بر مشاهدات آزمایشگاهی از چگونگی وقوع پدیده سایش و فرسایش که در برخورد مالشی جریانهای دو فازی با سرعت زیاد به وجود می آید به معرفی معیارهای لازم برای نشان دادن مقاومت سایشی و فرسایشی بتن غلتکی در اثر پارامترهای مختلف از قبیل دانه بندی، نسبت مصالح سنگی، جنس و شکل سطح سنگدانه ها، انرژی تراکمی (که این عوامل می‌تواند به تنهایی با پارامتر "شعاع هیدرولیکی متوسط مخلوط " معرفی شود)، سن نمونه و نسبت عیار سیمان و ... هم می پردازد. به گواه مراجع و مآخذ، اگر چه بیشتر تحقیقات انجام شده تاکنون، بر ویژگیهای سایشی بتن های معمولی که اغلب نیز با رویه های بسیار صاف و صیقلی ساخته می شوند انجام شده، ولی در این مقاله به معرفی تحلیل پدیده سایشی و فرسایش و تحقیقات انجام شده در زمینه تعیین مقاومت سایشی و فرسایشی بتن غلتکی و کاربرد آنها در پژوهشهای جدید با بهره گیری از دستگاه سنجش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن با جریان فورانی چند فازی اهتمام دارد و با تجزیه و تحلیلهای تک و چند متغیره نتایج حاصل ، گرافها و روابطی کاربردی برای مقدار سایش و فرسایش بر حسب پارامترهای فوق الذکر ارائه شده است.

---

مقاطع فولادی پرشده با بتن به دلیل عملکرد مناسب در برابر بارهای لرزه‌ای و اقتصادی بودنشان دامنه کاربرد فراوانی را در سازه‌های مهندسی عمران به خود اختصاص داده‌اند. در این تحقیق ابتدا به صورت تحلیلی، رفتار ستونهای مختلط بر اساس برخی تحقیقات نظری و آزمایشات از قبل انجام شده بررسی شده، سپس به بررسی رفتار غیر خطی مدل سه بعدی مقاطع فولادی جدار نازک پر شده با بتن توسط روش اجزای محدود پرداخته و با مقایسه نتایج حاصله از روش اجزای محدود با نتایج تحقیقات آزمایشگاهی، مدل اجزای محدود کالیبره شده است. پس از اطمینان از صحت عملکرد مدل اجزای محدود، از آن برای بررسی نمونه‌هایی که از آنها مدل آزمایشگاهی انجام نشده استفاده شده است. نتایج حاصل ازتحلیل با نتایج حاصل از روش طرح LRFD مقایسه شده تا عملکرد این روش مشخص شود.با توجه به کاربرد روزافزون مصالح با مقاومت بالا در طراحی و اجرای سازه‌ها، اثرات افزایش مقاومت فولاد و بتن وتغییرات ضخامت جداره فولادی در عملکرداین ستونها مورد بررسی قرار ‌گرفته است. در مدل کردن ستون از المان مکعبی برای هسته بتنی، المان پوسته برای پروفیل فولادی و همچنین از المان تماسی بین هسته و پوسته برای در نظر گرفتن پیوستگی بین فولاد و بتن استفاده شده است. همچنین برای در نظر گرفتن خواص غیر خطی از مدل سخت شوندگی سینماتیکی در تحلیل استفاده شده است

---

امروزه استفاده از میکروسیلیس در بتن به دلیل بهبود خواص سیمان از نظر مقاومت و دوام کاملاً متداول شده است. از طرفی استفاده از پودر سنگ آهک به جای بخشی از سیمان در بتن نیز به دلیل فراوانی و ارزان بودن، توجه محققان در تکنولوژی بتن را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. هدف از تحقیق حاضر بررسی نقش توام میکروسیلیس و پودر سنگ آهک بر مقاومت فشاری و بهینه‌سازی طرح اختلاط بتن بوده است. بدین منظور در این مطالعه، 27 طرح اختلاط بر اساس سه نسبت آب به مــواد سیمانی (4/0 و 3/0 و 25/0 = W/CM)، سه نسبت میکروسیلیس به مواد سیمانی (10% و 5% و 0% = SF/CM) و سه نسـبت پـودر سنگ آهک به سیمان (30% و 15% و 0% = LP/C) ساخته و مقاومت فشاری 28 روزه آنها اندازه‌گیری شد. سپس با رسم منحنیهای هم پاسخ برای مقاومت فشاری و محاسبه پارامتری به نام «ضریب تأثیر قیمت»که با تقسیم مقاومت فشاری بر قیمت بتن به‌دست می‌آید، نقش میکروسیلیس و پودر سنگ آهک بر مقاومت فشاری مورد بررسی قرار گرفت و بهینه‌سازی برای طرح اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس و پودر سنگ آهک انجام گرفت.

---

پلها به طور بالقوه از آسیبﭘذیرترین سازهﻫای موجود در سیستمهای شهری و بزرگراهی در حین زلزله‌اند. بدیهی است که کارایی لرزهﺍی سیستمهای حمل و نقل از جمله پلها نقش کلیدی در مدیریت بحران زلزله ایفا می‌کنند. از این رو ضرورت ارزیابی هر دو جنبه کاربردی و فیزیکی سازه پلها مهم است. جنبه فیزیکی کارآیی لرزهﺍی پلها توسط توابع شکنندگی لرزهﺍی (منحنیهای شکنندگی) یا ماتریسهای احتمال خسارت تجهیزات حمل و نقل ارزیابی میﺷوند. احتمال خسارت سازﻩای به سبب سطوح مختلف جنبش لرزﻩای زمین، توسط منحنیهای شکنندگی بیان میﮔردد. در این پژوهش نحوه تهیه منحنیهای شکنندگی پلها توسعه داده شده و برای ارزیابی از عملکرد بهینه چنین منحنیهایی، آسیبﭘذیری لرزهﺍی یک پل پیش‌تنیده راه آهن به طول 215 متر و به طور کامل، توسط این چنین منحنیهای شکنندگی و با کمک نرمﺍفزار اپن سیز1، به صورت 100% سه بعدی المان محدود غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته است. برای مطالعه نتایج تحلیل، یک بسته نرمﺍفزاری در متلب2 تهیه شده است. مدلسازی کامل پل با استفاده از مدلهای غیرخطی سه بعدی و شش مولفهﺍی، به همراه مدلسازی کامل رفتار کولهﻫا، بالشتکها، اثر سقوط عرشه از روی نشیمن و اندرکنش غیرخطی خاک-سازه از مزیتهای این پژوهش نسبت به کارهای مشابه است. مطالعه روی منحنیهای شاخص قابلیت اعتماد سازهﺍی از دیگر بخشهای این پژوهش است که این منحنیها برای اولین بار ارائه میﺷوند. در نهایت روش و نحوه ارزیابی انجام شده جمعﺑندی و نتایج در قالب منحنیهای آسیب‌پذیری و قابلیت اعتماد سازهﺍی برای دو شاخص خسارت معتبر ارائه و مقایسه شدهﺍند

---

مشخصات اجزای بتن بر خصوصیات دوام بتن با مقاومت بالا و یا با عملکرد بالا در مقابل یخبندان تاثیر به‌سزایی خواهند گذاشت. بدون شک تشخیص دقیق این ارتباط، به انتخاب صحیح نوع و درصد اجزای بتن در هر پروژه مشخص منجر خواهد شد. هدف از این تحقیق، بررسی امکان دستیابی به مدلهای تجربی– ریاضی برای تبیین اثرات یخ‌زدگی بر بتن با مقاومت بالاست. در این راستا نقش مقاومت فشاری دو نوع درشت دانه‌ (آهکی و کوارتزیتی)، مقادیر مختلف میکروسیلیس جایگزینی (0، 5، 10 و 15 درصد)، و نسبت آب به مواد سیمانی (25/0،3/0 و 4/0) در کنار تعداد سیکلهای ذوب و انجماد برروی دوام بتن‌ با مقاومت بالا در برابر یخبندان مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع 432 نمونه بتن با مقاومت بالا ساخته و تحت آزمایش ذوب و انجماد بر اساس استاندارد ASTM C666B قرار گرفتند. در نهایت با رگرسیون در اطلاعات تجربی، روابطی برای سنجش دوام بتن با مقاومت بالا در برابر یخبندان ارائه شد.

---

در سالهای اخیر، زلزله های مخرب شدت آسیب پذیری ساختمانهای موجود در مقابل این دسته از نیروهای ناشی از طبیعت را به خوبی نشان داده اند. یکی از مؤثرترین مکانیزمها برای استهلاک انرژی زلزله توسط تغییر شکلهای غیر الاستیک قطعات فولادی انجام می‌گیرد. هدف از این تحقیق، بررسی کاربرد میراگرهای TADAS1 ، استفاده از آنها در استهلاک انرژی زلزله وارد بر ساختمانهای بتنی و بررسی رفتارسازه‌های مجهز به این میراگرهاست. در این مقاله ابتدا میراگرهای TADAS و رفتار سازه دارای چنین میراگرهایی بررسی می‌شود. سپس از یک نوع میراگر در چهار ساختمان نمونه بتنی با خصوصیات مختلف استفاده می‌شود. همچنین با اعمال زلزله های گوناگون سعی شده نتایج جامعتری به‌دست آید. در این رابطه میراگرهای لازم طراحی شده و عملکرد لرزه‌ای ساختمانهای نمونه به کمک تحلیل دینامیکی غیر خطی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. در اثر نصب میراگرها، پارامترهایی نظیر جابه‌جایی نسبی و مطلق طبقات، شاخص آسیب طبقات و همچنین کل سازه و تشکیل مفاصل پلاستیک به‌صورت قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و نیز استهلاک انرژی هیسترتیک توسط اعضای سازه‌ای کاهش چشمگیری می‌یابند. علی‌رغم کاهش نیروهای داخلی اعضای سازه‌ای، به‌علت افزودن سیستم مهاربندی برش طبقات کمی افزایش می‌یابند، ولی قسمت عمده این نیروها در میراگرها متمرکز می‌شوند. در این مقاله همچنین ترکیب سیستم قاب خمشی و دیوار برشی به همراه میراگر TADAS نیز مطالعه شده است که به‌طور مشابه کاهش قابل ملاحظه‌ای در پارامترهای فوق به‌خصوص جابه‌جایی نسبی و مطلق طبقات و نیز استهلاک انرژی هیسترتیک در اعضای سازه‌ای را نشان می‌دهد.

---

آسیب دیدگی سازه های بتنی که عمدتا از عدم آشنایی به محیط و شرایط بهره برداری ناشی می شود خسارتهای هنگفتی را به صنعت ساخت و ساز و بهره برداران تحمیل می کند. از این رو، در این مقاله نتایج مطالعات و بررسیهای عوامل آسیب رسان به بتن در دریاچه ارومیه ارائه شده است. در این مطالعات مقاومت و دوام مخلوطهای بتنی به دست آمده از ترکیب 2 نوع سیمان، پرتلند نوع 1 و 2، به همراه گرده سیلیس، ماده ضد خوردگی، ضد آب و هوازا با نسبتهای آب به سیمان مختلف، در سنین 7، 14 و 28 روز در شرایط آزمایشگاهی و دریاچه ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بحث مقاومت، علاوه بر مقاومت فشاری، مقاومت کششی نمونه ها و در بحث دوام، مقدار سایش، مقاومت الکتریکی، نفوذ کلر، جذب آب و یخ و ذوب یخ با به کارگیری تعداد 504 نمونه و انجام 576 آزمایش، اندازه گیری شده است. در خاتمه با توجه به نتایج به دست آمده، پیشنهادهایی در ارتباط با نسبت آب به سیمان، نوع سیمان مصرفی، مقدار بهینه درصد گرده سیلیس و نقش مواد افزودنی ارائه شده است.

---

---

---

در این مقاله آشکارسازی با استفاده از روشهای عددی مبتنی بر نمونه برداری مونت کارلو بررسی شده است. در این روشها با استفاده از تولید اعداد تصادفی عملیات تخمین پارامترهای نامعلوم و یا محاسبه آماره آشکار ساز انجام می‌پذیرد. به‌عنوان نمونه دو آشکار ساز بر مبنای روش نمونه برداری اهمیتی1 ارایه می‌شود. در این آشکار سازها،که آن را آشکار ساز ذره‌ای2 می‌نامیم، با استفاده از تولید اعداد تصادفی اقدام به محاسبه تقریبی نسبت درستنمایی با استفاده از تخمین پارامترهای نامعلوم (شبیه GLRT) و یاانتگرال‌گیری روی پارامترهای نامعلوم (شبیه AALR) می‌کنیم. روشهای ارائه شده،با توجه به طبیعت عددی آنها، قابل اعمال به طیف وسیعی از مسایل آشکار سازی و به‌خصوص مسائلی که روشهای تحلیلی برای آنها وجود ندارد خواهد بود. نتایج شبیه سازی در چندین حالت مختلف نشان دهنده این است که در حالاتی که روش GLRT قابل اعمال است، آشکارساز پیشنهادی عملکرد قابل رقابتی دارد. از طرف دیگر آشکارساز پیشنهادی به بسیاری از مسائل که در آنها تخمین ML پارامترها موجود نبوده و یا توزیع پیشین آنها مشخص است، قابل اعمال است.

---

با وجود گذشت بیش از یک صد سال از آغاز مطالعه تیرهای بتن آرمه تحت برش، همچنان مطالب حائز اهمیت و قابل توجهی در این زمینه وجود دارد که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق مطالعه رفتار تیرهای بتن آرمه تحت برش و بیان پاره‌ای از این مطالب و مفاهیم اساسی و نوین در خصوص رفتار این اعضاست. به این منظور با استفاده از نظریه میدان فشاری اصلاح شده و مدل لایه‌ای و تدوین برنامه‌ای رایانه‌ای، تاثیر عواملی از قبیل نسبت فولاد عرضی، نسبت فولاد طولی و نسبت دهانه برش به عمق موثر تیر، ، در رفتار تیرهای بتن آرمه تحت برش را مورد بررسی و مطالعه قرار داده‌ایم. در این مطالعه مشاهده شد که همواره مقداری بهینه برای نسبت فولاد عرضی تیر یافت می‌شود که با افزایش نسبت فولاد عرضی بیش از این مقدار بهینه، قادر به افزایش ظرفیت برشی تیر نخواهیم بود. پس از بیان تعریفی کامل و جامع از نسبت بهینه فولاد عرضی، با مطالعه تاثیر نسبت فولاد طولی و نسبت در رفتار تیر، به این نتیجه رسیدیم که با افزایش نسبت فولاد کششی مقطع، نسبت بهینه فولاد عرضی افزایش یافته؛ و با افزایش نسبت تیر، نسبت بهینه فولاد عرضی کاهش می‌یابد.