شماره ركورد
33517
پديد آورنده
پويا نظام دوست
عنوان
بررسي آزمايشگاهي تاثير استفاده از بتن حاوي پودر كربن آمورف در ساخت تكيهگاه نيم بيضي پل بر روي آبشستگي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران -گرايش سازه
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/7/21
استاد راهنما
دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم - دكتر حسين افضلي مهر
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
تكيهگاه پل، عضوي از زيرسازه پل است كه جهت تحكيم و نگهداري زمين جاده پشت سازه و در دو طرف ابتدايي و انتهايي آن قرار ميگيرد. يكي از مهمترين عوامل در تخريب اين المان آبشستگي است كه در نتيجه عمل فرسايش بستر توسط جريان آب و حمل مواد جدا شده از آن رخ ميدهـد. اين پديده در نهايت منجر به فروريختن پلها شده و منجر به تلفات جاني و زيان اقتصادي ميشود. در پژوهشهاي پيشين بر روي آبشستگي روشهاي گوناگوني ارائه شده كه هريك نقاط قوت و ضعف خود را دارند و اغلب مبتني بر ديناميك جريان مانند مكش و جت استوارند ولي به خود اجزا تشكيل دهنده سازه مانند بتن كمتر توجه شده است. به علت تاثير ناچيز بتن عادي بر روي آبشستگي، بررسي اثر جنس بتن در اين آزمايشها مورد تحقيق نبوده و از زبري جنس بتن صرف نظر و همواره از نمونههايي با جنسهاي غير بتني استفاده شده است. افزودن پودر كربن آبگريز به طرح اختلاط بتن، كه ميتواند به واسطه افزايش زبري سطح در ابعاد ميكرو و نانو، زاويه تماس بين قطرات آب و سطح را افزايش داده و ساختاري آبگريز به بتن ميبخشد. لذا در اين پژوهش به بررسي اثر آبگريزي اين ماده در بتن و افزايش ضريب زبري سطح بر روي آبشستگي موضعي پرداخته شده است. در اين آزمايش ابتدا با افزودن پودر كربن به ميزان به ترتيب 4، 6 و 8 درصد وزني ماسه و مشاهده ميزان آبگريزي هر طرح اختلاط نسبت به نمونه شاهد، انجام آزمايشهايي به منظور مشاهده اثر آبگريزي انجام شد و مشخص شد با افزايش مقادير كربن، زاويه تماس سطح از 57.11 درجه به 86.30 ، 110.96 و 132.89 درجه افزايش مييابد. پس از ساخت تكيهگاه، در نهايت آبشستگي هر تكيهگاه در كانالي به طول 9.80 متر، عرض 0.42 متر و عمق 0.6 متر مورد بررسي قرارگرفت. نتايج نشان ميدهد كه با افزايش مقدار كربن، عمق گودال آبشستگي به ترتيب 13.8، 32.2 و45.97 درصد، حجم آن 47.32، 63.79 و 75.8 درصد، سطح جانبي 23.75، 38.43 و 47.54 درصد و سطح مقطع 25.57، 43.27 و 52.73 درصد كاهش مييابد. زمان تعادل از 24 ساعت در نمونه شاهد به 50 ساعت در تمامي نمونههاي آبگريز افزايش پيدا ميكند. در بالادست تكيهگاه، در اثر برخورد جريان با سطح زبر آبگريز، جريان مستهلك شده و شدت جريان رو به پايين و گردابههاي اوليه كاهش مييابد و با افزايش پودر كربن، از شدت اين جريان كاسته ميشود. اين تغييرات در نيمرخهاي شدت آشفتگي نيز مشخص است و نظم بيشتري در ميزان آشفتگي بالادست به وجود آمده و در نواحي مربوط به گرداب نعل اسبي و گرداب برخاستگي نيز كاهش مييابد. همچنين تنشهاي رينولدز بهطور قابل توجهي با افزايش درصد پودر كربن كاهش مييابد. در نمونههاي حاوي پودر كربن، تنش رينولدز از يك الگوي محدب به سير نزولي تغيير يافته و در برخي زوايا، علامت تنشها از منفي به مثبت تغيير نميكند، كه نشاندهنده اثر پودر كربن بر الگوي جريان و رفتار تنشها در نزديكي بستر است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/04/29
عنوان به انگليسي
Experimental investigation of the effect of using amorphous carbon powder concrete in the construction of semi-elliptical bridge abutment on scour
تاريخ بهره برداري
10/13/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
پويا نظام دوست
چكيده به لاتين
The abutment is a component of the bridge substructure that is placed to stabilize and support the ground behind the structure, on both the upstream and downstream sides. One of the most significant factors leading to the failure of this element is scour, which occurs as a result of bed erosion by flowing water and the transport of material detached from it. This phenomenon ultimately leads to the collapse of bridges, resulting in loss of life and economic damage. Previous studies on scour have presented various methods, each with its strengths and weaknesses, often based on flow dynamics such as suction and jets, while less attention has been paid to the materials that make up the structure, such as concrete. Due to the negligible effect of ordinary concrete on scour, the impact of concrete composition has not been investigated in these studies, often disregarding the roughness of concrete and consistently using non-concrete materials. By adding hydrophobic carbon powder to the concrete mix, which can increase surface roughness at micro and nano scales, the contact angle between water droplets and the surface is enhanced, leading to improved hydrophobicity of the concrete. Therefore, this research investigates the effect of this material’s hydrophobicity in concrete and its impact on increasing surface roughness on local scour. In this experiment, carbon powder was added in amounts of zero, four, six, and eight percent by weight of sand, and tests were conducted to observe the hydrophobic effect of each mix design. It was found that with increasing amounts of carbon, the contact angle increased and the hydrophobicity of the samples improved. After constructing the abutment, the scour depth around each abutment was examined in a channel measuring 9.80 meters in length, 0.42 meters in width, and 0.6 meters in depth. Results indicate that with increasing carbon content, scour pit depth decreases by 13.8%, 32.2%, and 45.97%, respectively. Additionally, the equilibrium time increased from 24 hours in the control sample to 50 hours in all hydrophobic samples. Upstream of the abutment, due to the interaction of flow with the rough hydrophobic surface, flow is dissipated, and flow intensity decreases downward, subsequently reducing initial vortices. This change is also evident in the profiles of turbulence intensity, where greater order is established in turbulence levels upstream, and reductions are observed in areas related to horseshoe vortices and wake vortices. Furthermore, Reynolds stresses significantly decrease with increasing percentages of carbon powder. In samples containing carbon powder, Reynolds stress changes from a convex pattern to a downward trend, and in some angles, the stress sign does not change from negative to positive, indicating the influence of carbon powder on flow patterns and stress behavior near the bed.
كليدواژه هاي فارسي
پودر كربن آمورف , آبگريزي , زبري , تكيهگاه , آبشستگي
كليدواژه هاي لاتين
Amorphous Carbon Powder , Hydrophobicity , Roughness , Abutment , Scour
Author
Pouya Nezamdoost
SuperVisor
Dr. Asghar Habib nejad Korayem - Dr. Hossein Afzalimehr