ترک های خستگی یکی از مهم ترین خرابی های روسازی های آسفالتی هستند که به دلیل افزایش بار و ترافیک در جاده های ارتباطی و فرودگاه های کشور به وجود می آیند. ژئوسنتتیک ها می توانند به عنوان تقویت کننده در روسازی های آسفالتی تا حد زیادی در افزایش طول عمر آنها و جلوگیری از ایجاد ترک های زودرس موثر باشند.کارآیی ژئوسنتتیک ها در روسازی آسفالتی به عوامل زیادی از جمله مخلوط آسفالتی، درجه حرارت، محل قرار گرفتن و ... بستگی دارد. این مقاله، به بررسی عملکرد دو نوع ژئوسنتتیک (ژئوتکستایل و ژئوگرید) در عمر خستگی تیرچه های آسفالتی به ابعاد 50×63×381 میلیمتر می پردازد. نمونه های مسلح نشده، مسلح شده با ژئوتکستایل و مسلح شده با ژئوگرید از دالهای آسفالتی بریده شده، از مقطع آزمایشی ساخته شده در محل تهیه گردیدند. آزمایش خستگی با استفاده از آزمایش تیر خمشی با بارگذاری 4 نقطه ای در حالت کرنش ثابت با موج نیمه سینوسی، بدون استراحت و فرکانس 10 هرتز، انجام شد. در پایان عمر خستگی نمونه ها، کاهش سختی به 50% سختی اولیه تعریف گردید.نتایج نشان می دهد که عمر خستگی نمونه های مسلح شده با ژئوتکستایل و ژئوگرید تا 50 و 56 درصد افزایش می یابد. همچنین لایه مسطح کننده در نمونه های مسطح شده، باعث افزایش سختی اولیه و کاهش ترک در تیرهای آسفالتی در مقایسه با حالت مسلح نشده، می گردد.

استفاده از ستونهای دانه ای از دیرباز و به جهت مقرون به صرفه بودن و سازگار بودن با محیط زیست، برای بالا بردن مقاومت برشی خاک، کنترل نشست، سرعت بخشیدن به تحکیم، کنترل روانگرایی و افزایش ظرفیت باربریپی هارایج بوده است. در این تحقیق بهسازی خاک ماسه ای سست با درصد ریزدانهی لای صفر تا 30درصد که با ستون دانه ای بهسازی شد، بررسی شد. با انجام 48آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس، عواملی نظیر نسبت سطح مقطع ستون دانه ای، محصور شدگی ستون، تنش نرمال، اثر گروه ستون دانه ای، و دانه بندی مصالح ستون مورد بررسی قرار گرفت. پس از بهسازی با ستون دانه ای(SC)، مشخص شد که در تنش نرمال 10کیلوپاسکال تا 80درصد و در تنش نرمال 30کیلوپاسکال تا 35درصد، به ترتیب مقاومت پسماند و پیک افزایش می یابد. افزایش نسبت سطح مقطع ستون به سطح مقطع کل نمونه (Arr) افزایش مقاومت برشی را به همراه داشت. با محصور کردن ستون دانه ای به وسیله ی الیاف ژوتکستایل (ESC)، مقاومت نهایی مجموعه بین % 15تا % 40نسبت به ستون دانه ای محصور نشده افزایش پیدا کرد. همچنین در یک Arrیکسان و در تنش نرمال 60کیلوپاسکال، گروه ستون دانه ای محصور شده بین % 23تا % 40و ستون منفرد محصور شده بین % 15تا %، 25مقاومت پسماند را نسبت به ستون محصورنشده افزایش می دهد. با افزایش بعد دانه های ستون منفرد محصورشده در تنش نرمال 60کیلوپاسکال، مقاومت برشی نرمالیزه شده تا % 36نسبت به ستون منفرد محصور نشده افزایش می یابد. نتایج آزمایش ها حاکی از این است که با افزایش ریزدانه ی خاک، راندمان تاثیر حضور ستون دانه ای در افزایش مقاومت برشی کمتر می شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در ایران به دلیل عدم تولید مقاطع بال پهن، استفاده از ستون دوبل بسیار متداول است. اتصال خمشی تیر به ستون دوبل در شکل متداول آن دارای عملکرد نیمه گیردار می باشد. در این تحقیق جهت اصلاح رفتار این اتصال، روش جدیدی پیشنهاد شده است. این روش مشتمل بر تقویت صفحه روپوش ستون در محاذات محل اتصال بال تیر به ستون با استفاده از صفحه ای با عرض و ضخامت بیش از صفحه روپوش و جوش دور تا دور این صفحه به بال های ستون و صفحه روپوش می باشد. به منظور بررسی رفتار سیکلی اتصال پیشنهاد شده، مدل ریز سازه اتصال یک قاب خمشی از یک سازه فولادی متداول با ابعاد واقعی با اتصال پیشنهاد شده و با اتصال متداول، مورد تحلیل اجزا محدود و آزمایش قرار گرفتند. نتایج بررسی مدل های کامپیوتری و آزمایشگاهی نشان می دهند که اتصال پیشنهاد شده نیازهای اتصال یک قاب خمشی ویژه در رابطه با مقاومت و شکل پذیری را پاسخگو می باشد. همچنین سختی به دست آمده از اتصال، اتصال را در گروه کاملا گیردار قرار می دهد.

از ویژگی های مهم قاب های خمشی، رفتار شکل پذیر و قابلیت جذب و استهلاک انرژی القایی، ناشی از زلزله است. زلزله های نرتریج (1994) و کوبه (1995) نگرانی هایی را بابت روش و جزئیات طراحی در اتصالات بر اساس گسیختگی ترد غیر قابل انتظار در اتصالات تیر به ستون سیستم قاب خمشی فولادی فراهم نمود، به طوریکه ایجاد شکل پذیری و توانایی مقاومت در برابر تغییرشکل های بزرگ چرخه ای پلاستیک مورد اهمیت قرار گرفت و استانداردهای طراحی با فرض ایجاد ناحیه مستهلک کننده انرژی، بر روی تیر و در نزدیکی محل اتصال تیر به ستون همراه گردید. بر همین اساس در طرح حاضر اتصال نوین خمشی تیر به ستون با مقطع کاهش ظرفیت خمشی یافته توسط جان آکاردئونی لوله ای شکل (TW-RBS: Tubular Web RBS connection) که با جایگزینی یک لوله در جان تیر در محل مورد نظر جهت مفصل پلاستیک بدست می آید، مورد مطالعه تحلیلی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که استفاده از مقطع تضعیف شده با جان اکاردئونی لوله ای شکل، با حذف جان تیر در مقاومت خمشی مقطع، منجر به ایجاد فیوز شکل پذیر دور از اجزاء اتصال تیر به ستون می گردد. میزان کاهش ظرفیت خمشی تیر در محل مفصل پلاستیک بر اساس مشخصات ابعادی تیر و لوله مصرفی قابل محاسبه است طوریکه سهم باقیمانده جان لوله ای در مقاومت خمشی مقطع با توان دو ضخامت لوله رابطه مستقیم و با ضخامت جان صاف تیر و همچنین قطر لوله رابطه معکوس خواهد داشت. تعیین محل بهینه قرارگیری جان لوله ای نیز با توجه به طول تیر و نسبت مدول پلاستیک تیر در محل مفصل پلاستیک به مقطع کل قابل ارزیابی است. همچنین نحوه کنترل برش در جان لوله ای با توجه به کمانش های موضعی و کلی حاصل از برش از دیگر نکات مورد طرح است. نتایج نشان داد که بکارگیری لوله در جان تیر، کاهش سختی خمشی مقطع در محل مفصل پلاستیک را در حدود 14 الی 19% درصد به همراه دارد که این میزان کاهش در سختی خمشی با اتصال RBS با 20% کاهش عرض بال برابری می نماید. همچنین این اتصال برحسب عمق تیر مصرفی منجر به کاهش مقاومت خمشی مقطع در محل مفصل پلاستیک بین 22 تا 28% می گردد که بین نتایج حاصل از اتصال RBS با 20% و 50% کاهش عرض بال است.

از معایب اتصالات کاهش یافته در بال، احتمال وقوع پدیده کمانش جانبی-پیچشی در تیر است. یک روش موثر در جلوگیری از بروز این پدیده، کاهش مقطع جان به جای کاهش مقطع بال تیر است که ضمن مرتفع نمودن معایب اتصال کاهش یافته در بال، رفتار بهتر و شکل پذیری بیشتری را فراهم می کند. هدف تحقیق حاضر، بررسی تأثیر استفاده از روش کاهش مقطع تیر با تعبیه شیارهای طولی و عرضی بر رفتار قاب های خمشی فولادی با اتصالات پیچی می باشد. نمونه های مورد مطالعه عبارتند از: قاب با تیر با مقطع کامل، و قاب های با تیر با مقطع کاهش یافته به روش های: برش شعاعی در بال، شیار طولی در بال، شیار عرضی در بال، شیار طولی در جان، شیار عمودی در جان، شیار ترکیبی در جان و شیار صلیبی در جان. این قاب های یک طبقه-یک دهانه، به روش اجزاء محدود با اجزای پوسته چهار گرهی S4R و جامد هشت گرهی C3D8R در نرم افزار ABAQUS با فرض رفتار غیرخطی تحلیل شده اند. بارگذاری چرخه-ای شبه-استاتیکی، طبق پروتکل کنترل دسترسی الحاقی، به قاب ها اعمال شد. نتایج تحقیق نشان می دهد ایجاد تیر با مقطع کاهش-یافته می تواند سبب انتقال مفصل پلاستیک از بر ستون به فاصله مناسب در محل مقطع کاهش یافته شود. همچنین، بیشترین اندیس شکست در قاب با تیر با مقطع کامل رخ داده و کمترین اندیس مربوط به قاب با شیار طولی در جان تیر است. اندیس بزرگ احتمال وقوع پارگی در تغییرمکان های نسبی پایین را افزایش می دهد. نتایج منحنی چرخه ای قاب ها نشان می دهد قاب با شیار طولی در بال تیر و قاب با شیار عرضی در بال تیر در گام نهایی بارگذاری، یعنی در دو چرخه ی آخر با بیشترین زاویه دوران، دچار تنزل مقاومت می-شوند. همچنین، قاب با شیار طولی در جان تیر با 8/31 درصد ظرفیت باربری بیشتر و 9/30 درصد استهلاک انرژی بیشتر در مقایسه با سایر قاب های با تیر با مقطع کاهش یافته عملکرد بهتری دارد.

زلزله های گذشته با تحمیل خسارت های زیاد، بیانگر ضعف عملکرد لرزه ای سازه ها به خصوص در محل اتصال تیر به ستون بوده و کاربرد قطعاتی مثل میراگرهای اصطکاکی و جاری شونده جهت استهلاک انرژی زلزله و کاهش ارتعاشات ناشی از آن، به یکی از ضرورت های مهندسی عمران تبدیل گردیده است. سیستم های کنترل غیرفعال چندسطحی یکی از مواردی است که در دهۀ اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. ایدۀ کلی در سیستم های مذکور، ترکیب دو سیستم کنترل غیرفعال با سختی متفاوت بوده که تحت نیروهای با شدت مختلف، موجب تغییر در مشخصات سیستم و بروز رفتارهای متفاوت تحت سطوح انرژی است. در این تحقیق در ابتدا یک سیستم کنترل دوسطحی با میراگر غیرفعال اصطکاکی-جاری شونده در ورق روسری در محل اتصال گیردار تیر به ستون، با قابلیت جذب انرژی و تغییر سختی در سطوح متفاوت زلزله، جهت کاهش ارتعاشات لرزه ای سازه ها ارائه گردیده و با انجام تحلیل های استاتیکی غیرخطی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS عملکرد آن ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به نتایج ارزیابی، بهبود عملکرد نمونه های تحلیلی با نسبت بهینۀ طول به ضخامت ورق روسری بوده و افزایش پایداری و مساحت زیر منحنی های هیسترزیس و به تبع آن افزایش استهلاک انرژی از اثرات آن است. مقایسۀ منحنی های هیسترزیس میراگر پیشنهادی در محل اتصال گیردار، گویای رفتار شکل پذیر با عملکرد دوسطحی مناسب مطابق انتظار بوده و اتلاف انرژی در سطوح مختلف نیرویی را به خوبی فراهم آورده است، طوری که ضوابط طرح لرزه ای برای اتصال خمشی ویژه را بر اساس آیین نامۀ AISC تأمین می کند. همچنین میراگر پیشنهادی به عنوان عضو مستهلک کنندۀ انرژی در سطوح مختلف زلزله، باعث جذب انرژی شده و با تحمل لغزش و تسلیم، قادر به کنترل لرزه ای سازه خواهد بود.

قاب های برون محور فولادی، ویژگی سختی الاستیک بالا که در قابهای با مهاربندی هم محور وجود دارد با خاصیت استهلاک پایدار انرژی که در قابهای خمشی موجود است را همزمان دارند. در این نوع از سیستم های مقاوم لرزه ای، انرژی اغلب از طریق تیرهای پیوند مستهلک می گردد که به سه نوع تیر پیوند کوتاه برشی، تیر پیوند متوسط با رفتار برشی-خمشی و تیر پیوند بلند خمشی تقسیم می شوند. اتصال تیر پیوند به ستون در قابهای برون محور فولادی بایستی لنگر خمشی و نیروهای برشی بسیار بالایی را تحمل کند تا تیر پیوند به دوران پلاستیک مورد نیاز دست یابد. اتصال تیر پیوند بلند به ستون بدلیل پتانسیل گسیختگی بالای آن در اتصال بال تیر پیوند به ستون در معرض شکست بوده و قابل کاربرد در مناطق با لرزه خیزی شدید نمی باشد. برای غلبه بر این مشکل بایستی تمرکز تنش و کرنش را از انتهای تیر پیوند در محل اتصال به ستون دور نگه داشت. استفاده از تیر پیوند با مقطع کاهش یافته می تواند مفصل پلاستیک را به ناحیه با مقطع کاهش یافته انتقال داده و از شکست اتصال جلوگیری کند. این مقاله کاربرد روش کاهش مقطع (RBS) را در تیرهای پیوند بلند بررسی کرده و رفتار اتصال تیرهای پیوند بلند با مقطع کاهش یافته به ستون را مورد بررسی قرار می دهد. تحلیلها با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS انجام گرفته و نتایج آنالیزها نشان می دهد که با این روش تمرکز تنش و کرنش از انتهای تیر پیوند در نزدیک وجه ستون تا حدود زیادی دور شده و رفتار اتصال بهبود می یابد.

تضعیف عمدی مقطع تیر در نزدیکی محل اتصال به ستون یک راه حل کاربردی برای ایجاد شکل پذیری و توانایی مقاومت در برابر تغییر شکلهای بزرگ چرخه ای در اتصالات قاب خمشی است. با این روش، مفصل پلاستیک در مقطع تضعیف شده تشکیل می گردد و این کاهش موضعی، تقاضای وارده بر روی اجزاء اتصال و احتمال آسیب پذیری آن را کاهش می دهد. بر همین اساس در طرح حاضر اتصال نوین خمشی تیر به ستون با مقطع کاهش یافته توسط جان آکاردئونی لوله ای شکل (TW-RBS: Tubular Web RBS connection) که با برش در جان پیوسته تیر در محل مورد نظر و جایگزینی یک لوله در جان بدست می آید، مورد مطالعه تحلیلی قرار می گیرد. نتایج تحلیلی نشان می دهد که استفاده از مقطع تضعیف شده با جان اکاردئونی لوله ای، با حذف اثر جان تیر در مقاومت خمشی مقطع، منجر به ایجاد فیوز شکل پذیر دور از اجزاء اتصال تیر به ستون می گردد. میزان کاهش ظرفیت خمشی تیر در محل مفصل پلاستیک بر اساس مشخصات ابعادی تیر و لوله مصرفی قابل محاسبه است بطوریکه سهم باقیمانده جان لوله ای در مقاومت خمشی مقطع با توان دو ضخامت لوله رابطه مستقیم و با ضخامت جان صاف تیر و همچنین قطر لوله رابطه معکوس خواهد داشت. تعیین محل بهینه قرارگیری جان لوله ای نیز با توجه به طول تیر و نسبت مدول پلاستیک تیر در محل مفصل پلاستیک به مقطع کل قابل ارزیابی است. همچنین نحوه کنترل برش در جان لوله ای با توجه به کمانش های موضعی و کلی حاصل از برش از دیگر نکات مورد طرح است. نتایج تحلیلی بیان می کند که بکارگیری لوله در جان تیر، کاهش سختی خمشی مقطع در محل مفصل پلاستیک را در حدود 14 الی 19% درصد به همراه دارد که این میزان کاهش در سختی خمشی با اتصال RBS20% برابری می نماید. همچنین این اتصال بر حسب سایز تیر مصرفی منجر به کاهش مقاومت خمشی مقطع در محل مفصل پلاستیک بین 22 تا 28% می گردد که بینابین نتایج حاصل از اتصال RBS20% و اتصال RBS50% است.