دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران سازه

عنوان : بررسی رفتار خمشی تیرهای بتنی سبک و مسلح شده با میلگردهای FRP

دانشگاه صنعتی بابل

دانشکده عمران

 

پایان نامه دوره كارشناسی ارشد

در رشته مهندسی عمران سازه

 

موضوع :

بررسی رفتار خمشی تیرهای بتنی سبک و

مسلح شده با میلگردهای FRP

 

اساتید راهنما:

دكتر مرتضی حسینعلی‌بیگی

دكتر بهرام نوائی‌نیا

استاد مشاور:

دکتر حسن حاجی کاظمی

تابستان 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

چکیده

بتن مسلح به فولاد، مصالحی است که بنا به دلایلی همچون مقاومت فشاری مناسب، هزینه تهیه پایین و در دسترس بودن مصالح خام، بطور گسترده در سازه‌های مهندسی عمران بکار برده می‌شود. اما بتن مسلح تهیه شده از خمیر سیمان، سنگدانه‌های معمولی، و میلگرد‌های فولادی دارای نقاط ضعفی مانند وزن زیاد، خوردگی فولاد، و ترک‌های ناشی از جمع شدگی است که کاربرد آن را در مواردی محدود می‌کند. برای جبران این ایرادات، بتن‌های خاصی ابداع شده‌اند که در آنها از سنگدانه‌های سبک و تکه‌های مجزا و کوچک الیاف استفاده می‌شود و به جای میلگردهای فولادی، در جهت رفع مشکل خوردگی در مناطق ساحلی، از میلگردهای کامپوزیت پلیمری الیافی، استفاده می شود. از آن جا که استفاده از بتن‌های خاص با توجه به مزایای غیر قابل انکار آنها در حال گسترش بوده و نیز کاربرد آنها در کشوری مانند ایران در بسیاری از موارد توجیه و ضرورت دارد، لازم است مطالعات کافی در مورد جنبه‌های مختلف کاربردی آنها انجام گیرد.

در تحقیق حاضر با تهیه یک برنامه آزمایشگاهی، به بررسی رفتار خمشی تیرهای بتنی ساخته شده از بتن سبک الیافی، مسلح به میلگردهای طولی از جنس کامپوزیت پلیمری شیشه (GFRP) پرداخته شده است. برای این منظور، تعداد 9 تیر بتنی با مقطع مستطیل در سه گروه طراحی و ساخته شده است. گروه اول شامل سه تیر بتنی سنگدانه سبک، گروه دوم شامل سه تیر بتنی سنگدانه سبک بهمراه الیاف فولادی و گروه سوم شامل سه تیر بتنی سنگدانه سبک بهمراه الیاف پلی‌پرو‌پیلن می‌باشد. در هر گروه میلگردهای کامپوزیت به میزان صد در صد، دویست درصد، و سیصد درصد تقویت بالانس در هر تیر تعبیه گردید. تیرها بصورت گام به گام و تدریجی تحت بار افزایشی قرار گرفته و این عمل تا گام نهایی، یعنی تخریب تیرها ادامه یافت. در هر گام مقادیر جابجایی، کرنش، و عرض ترک در محل‌های مناسب برروی تیرها، به همراه نیروی اعمالی ثبت گردید. با پردازش داده‌های بدست آمده خصوصیاتی از تیرها مانند رفتار نیرو – تغییرمکان، ظرفیت خمشی، چگونگی ایجاد و گسترش ترک‌ها مورد مطالعه قرار گرفت.

نتایج حاصله حاکی از آنست که نمودار نیرو- تغییرمکان تیرهای مسلح با میلگردهای کامپوزیت تا مرحله نهایی تقریباً خطی بوده و در تمامی تیرها در یک کرنش ثابت، درصد میلگرد بیشتر باعث تحمل بار بزرگتری از تیرهای با درصد میلگرد کمتر شده است. همچنین مقایسه ظرفیت تجربی تیرها با روابط آیین نامه‌ای نشان می‌دهد که این روابط نتایج محافظه کارانه‌ای بدست می‌دهند. همچنین تیرهای دارای الیاف در بارهای کمتر شروع به ترک خوردگی نمودند، ولی مقاومت در برابر بار و ایجاد تغییر شکل های بیشتر در آن ها آشکارتر است.

 

کلمات کلیدی:

میلگردهای GFRP، بتن سبک سازه ای ، بتن الیافی، رفتار خمشی.

 

لیست علائم و اختصارات

ارتفاع بلوك تنش مستطیلی mm a
مساحت مؤثر كششی بتن تقسیم بر تعداد میلگردها برحسب میلی‌مترمربع (mm)2 A
سطح مقطع آرماتور كششی مقطع از جنس FRP (mm)2 Af
سطح مقطع آرماتور كششی مقطع از جنس FRP در حالت متعادل (mm)2 Afb
حداقل آرماتور كششی در مقطع از جنس FRP (mm)2 Afmin
عرض مقطع mm b
عرض جان مقطع mm bw
ارتفاع تار خنثی mm C
ارتفاع تار خنثی در حالت متعادل mm Cb
ضریب كاهش شرایط محیطی بدون بعد CE
عمق موثر مقطع mm d
قطر آرماتور FRP mm db
ضخامت موثر محافظ بتنی كه برابر با دورترین تار كششی تا مركز نزدیك‌ترین میلگرد به آن درنظر گرفته می‌شود mm dc
مدول الاستیسیته آرماتور FRP Mpa Ef
مقاومت فشاری بتن Mpa fc
نیروی كششی آرماتور FRP N ff
مقاومت كششی آرماتور FRP Mpa ffu
مقاومت كششی ارائه شده توسط كارخانه سازنده آرماتور FRP Mpa
مقاومت تسلیم آرماتور فولادی Mpa fy
ممان اینرسی مقطع ترك‌خورده (mm)4 Icr
ممان اینرسی موثر مقطع (mm)4 Ie
ممان اینرسی مقطع ترك‌نخورده (mm)4 Ig
فاصله میان دو بار متمركز اعمالی بر تیرها mm l
مقاومت خمشی اسمی (لنگر اسمی) N-mm Mn
مقاومت خمشی اسمی در حالت استفاده از آرماتور FRP N-mm Mnf
مقاومت خمشی نهایی (مقاومت خمشی مورد نیاز) N-mm Mu
مقاومت خمشی مقطع در سطح سرویس N-mm Mser
لنگر ترك‌خوردگی مقطع N-mm Mcr
لنگر اعمالی بر مقطع N-mm Ma
نسبت مدول الاستیسیته FRP به بتن

 

بدون بعد nf
عرض ترك mm w
نسبت فاصله دورترین تار كششی از تار خنثی به فاصله مركز ثقل میلگردهای كششی تا تار خنثی بدون بعد b
ضریب تبدیل به بلوك تنش مستطیلی بدون بعد
كرنش در دورترین تار فشاری بدون بعد ec
كرنش حداكثر بتن در دورترین تار فشاری بدون بعد ecu
كرنش در تار كششی بتن هم سطح با آرماتور كششی بدون بعد et
كرنش آرماتور FRP بدون بعد ef
كرنش نهایی آرماتور FRP بدون بعد efu
درصد آرماتور مقطع بدون بعد r
درصد آرماتور متعادل مقطع بدون بعد
درصد آرماتور مقطع در حالت استفاده از FRP بدون بعد
درصد آرماتور متعادل مقطع در حالت استفاده از آرماتور FRP بدون بعد
تغییرمكان تیر زیر بار متمركز mm

Abstract

Reinforced concrete is a composite material that is used widely in civil engineering constructions because of appropriate compressive strength, low cost, and availability of raw materials. However, because of disadvantages such as high density, steel corrosion, and shrinkage cracking, usage of conventional reinforced concrete made with cement paste, normal aggregates, and steel rebar’s is limited in some situations. Special concretes containing lightweight aggregates, FRP rebar’s, and fibers have been developed to overcome these deficiencies. Usage of these special concretes is growing due to their undeniable benefits in many countries including Iran. Thus, more studies should be done over different aspects of their utilization.

In the present study, an experimental work has been done to study the bending behavior of lightweight aggregate concrete beams containing fibers, reinforced with longitudinal GFRP rebar’s. A total of nine beams with rectangular cross sections in three different groups have been designed and constructed. The first group includes three lightweight aggregate concrete beams, the second group includes three lightweight aggregate concrete beams containing steel fibers, and the third group includes three lightweight aggregate concrete beams containing polypropylene fibers. In each group, the GFRP reinforcement ratio was 100%, 200%, and 300% of balance reinforcement for each one of beams. Using four points bending test setup, the beams were incrementally loaded in different stages until failure. In each stage, the values of displacements, strains, and crack width at appropriate locations, together with the value of applied load were measured and recorded. Then, with the processing of recorded data, the properties of beams such as load-displacement behavior, bending capacity, and crack initiation and growth were studied.

Obtained results showed that the load-displacement relationship of GFRP reinforced concrete beams is approximately linear until failure, and at a specific strain value, the beam that has higher reinforcement ratio has larger load bearing capacity. Also, comparing experimentally obtained flexure strength of beams with code suggestions reveals that these suggestions are underestimate.

1   مقدمه

بتن پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است و در اغلب کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. تنها ماده ای را که بشر به این میزان مصرف می کند، آب است. بتن دارای مزایایی از قبیل مقاومت عالی در برابر آب، سهولت شکل دهی در اشکال گوناگون، ارزان و در دسترس بودن مصالح اولیه است. همچنین در مقایسه با فولاد نیاز به نگهداری کمی داشته، مقاومت مناسبی در دماهای بالا از خود نشان داده، و به دلیل اینکه تحت میدان‌های تنش موضعی کمتری قرار دارد، خستگی مشکل مهمی برای آن محسوب نمی‌شود[1].

علی رغم مزایای مذکور برای بتن، به علت وجود مواد مختلف در بتن و نیز اندرکنش این مواد به ویژه در ناحیه بین سنگدانه ها و خمیر سیمان، هنوز در این ماده و محصول نهایی حاصل از ساخت آن پیچیدگی ها و نادانسته های فراوانی وجود دارد. سازه های بتنی در بعضی موارد پاسخگوی نیازهای بهره برداری نخواهند بود. از جمله نواقص سازه های بتنی می توان به مقاومت کششی کم، خوردگی فولاد، سهولت ایجاد و گسترش ترک، و وزن زیاد آنها اشاره کرد.

تلاش محققان صنعت ساختمان همواره بر رفع نواقص سازه های بتنی بوده است و روش های مختلفی برای این منظور ارائه داده اند که در زیر به چند نمونه از آن ها اشاره می شود:

–  میلگردهای FRP برای جلوگیری از خوردگی و افزایش مقاومت و افزایش میرایی: استعداد خوردگی فولاد در برابر شرایط محیطی قلیایی كه در سازه های بتن آرمه در معرض آب دریا استفاده می شود، باعث گردیده است كه استفاده از FRP بعنوان جایگزین آن مطرح شود. مقاومت خوردگی و کششی مواد کامپوزیت می‌تواند تا چهار برابر فولاد باشد. این مواد به دلیل بالا بودن ضریب میرایی آنها که ناشی از خواص غیركشسان آنها است انرژی جذب شده را میرا می­كنند.

– استفاده از فایبرها برای افزایش مقاومت کششی و کاهش عرض ترک ها: الیاف دراندازه ها و اشکال مختلف و از جنس فولاد، خمیری، شیشه و مواد طبیعی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از الیاف با حجم و اندازه های متفاوت در ملات، تا حدی باعث افزایش مقاومت کششی نهایی شده ولی کرنش کششی در هنگام گسیختگی در این نوع از بتن ها در مقایسه با انواع معمولی بسیار بیشتر است که این بدلیل جلوگیری از باز شدن ترکها و تبدیل یک ترک بزرگ به چندین ترک کوچک می‌باشد.

– استفاده از بتن های سبک برای کاهش وزن کلی سازه: در مقایسه با فولاد، پائین بودن نسبت مقاومت به وزن بتن، برای ساخت برج ها و دهانه های بزرگ پل ها و سازه های شناور به عنوان یک مشکل اقتصادی محسوب می شود. برای افزایش نسبت مقاومت به وزن بتن، یک راه حل مناسب، استفاده از سنگدانه‌های سبک مانند لیکا بجای سنگدانه‌های معمولی است که تا کنون با موفقیت در ساخت برج های تا چند ده طبقه در دنیا مورد استفاده قرار گرفته است.

بدیهی است مواد جدید نواقصی هم دارند، شامل تولید محدود و هزینه بالا، شکست ترد، نیاز به قلاب نمودن میلگردهای پلیمری در کارخانه و . . . که  سبب کاهش استفاده از آن ها در سازه های بتنی در حال حاضر می شود. با توجه به رشد صنعت و تکنولوژی، استفاده ی روزافزون از این مصالح  در آینده نزدیک، دور از انتظار نخواهد بود.

تعداد صفحه : 127

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

 

دسته‌ها: عمران