دانلود پایان نامه ارشد: آرایش بهینه‌ی نصب مصالح FRP در مقاوم‌سازی برشی تیرهای بتن مسلح

دانشگاه دیلمان لاهیجان

دانشکده فنی

 پایان‌نامه برای دریافت کارشناسی‌ارشد

رشته مهندسی عمران گرایش سازه

 عنوان

آرایش بهینه‌ی نصب مصالح FRP در مقاوم‌سازی برشی تیرهای بتن مسلح با روش تعبیه در نزدیک سطح

 استاد راهنما

دکتر حمیدرضا خوشنود

استاد مشاور

مهندس شاهین چرختاب

(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

گستره‌ی استفاده از مصالح FRP برای مقاوم‌سازی برشی تیرهای بتن مسلح در سال‌های اخیر رو به افزایش است. علاوه ‌بر روش متداول استفاده از ورقهای FRP که روی سطح بتن چسبانده می‌شوند؛ اخیرا تحقیقات زیادی درمورد روش نصب نزدیک سطح (NSM) صورت گرفته است. در بخشی از این پایان‌نامه، آزمایشاتی روی تیرهای بتن مسلح تقویت شده در برش به روش NSM و با میلگردGFRP انجام گرفت. تیرها در ترم ظرفیت بارنهایی و مدگسیختگی ارزیابی شدند. نتایج آزمایشات نشان داد که با مقدار برابرGFRP و فاصله‌ی نصب یکسان، کاربرد میلگردهای GFRP با زاویه‌ی60 درجه بیشتر از90 درجه تاثیر دارد. همچنین مشخص شد که با مقدار برابر GFRP و زاویه‌ی نصب یکسان، استفاده از میلگرد با قطر کوچکتر و با فاصله‌ی کمتر، تاثیر بیشتری در ظرفیت باربری نهایی تیرتقویت شده دارد. در بخش دیگر این پایان‌نامه، تیرهای بتن‌مسلح‌ تقویت شده در برش با مصالح GFRP و با روش NSM مدل‌سازی عددی گردید و نتایج مدل‌سازی ارزیابی شد. در روش های متعارف مدل‌سازی رفتار چسبندگی بین بتن و فولاد و همچنین رفتار ترک‌خوردگی بتن با فرضیات ساده شده‌ای مدل می‌شوند. مشاهده شد که در تقویت برشی تیر بتن‌مسلح به روش NSM با تعداد برابر و فاصله‌ی نصب یکسان میله‌ی GFRP، آرایش میله‌ها با زاویه‌ی 45درجه، بیشترین تاثیر را نسبت به زوایای 60و90درجه دارد. همچنین مشخص گردید که با مقدار برابر GFRP و فاصله‌ی نصب یکسان، آرایش میلگردهای GFRP با زاویه‌ی60 درجه بیشتر از90 درجه تاثیر دارد. بررسی نشان داد که در تقویت برشی تیر بتن‌مسلح به روش NSM با زاویه‌ی نصب یکسان میله‌ی GFRP، استفاده از میله با ابعاد کوچکتر و با فاصله‌ی کمتر، تاثیر بیشتری بر کارایی تیر تقویت شده دارد.

واژه‌گان كلیدی: مقاوم سازی برشی، تیر بتن‌مسلح، روش تعبیه در نزدیک سطح، GFRP

  عنوان            صفحه

فهرست جدول‌ها ‌ه

فهرست نمودارها ‌و

فهرست شکلها ‌ح

 فصل اول : مقدمه

1- 1 مقدمه. 1

1-2 تاریخچه. 2

1-3 بیان مسأله، اهمیت تحقیق و فرضیه‌ها 4

1-3-1 اهداف پایان نامه  5

1-3-2 ساختار پایان نامه  5

1-3-3 فرضیه‌ها 6

فصل دوم. 7

مروری بر مطالعات و کارهای انجام شده. 7

2-1 FRP چیست؟. 8

2-2 تقویت‌کننده‌ها(الیاف) 8

2-2-1 الیاف شیشه  10

2-2-2 الیاف کربن   11

2-2-3 آرامید  12

2-3 زمینه. 13

2-4 خصوصیات FRP. 13

2-4-1 خصوصیات فیزیكی   13

2-4-1-1 چگالی   13

2-4-1-2 ضریب انبساط حرارتی   14

2-4-2 خصوصیات و رفتارمکانیکی   15

2-4-2-1 رفتار كششی   15

2-4-2-2 رفتار فشاری   16

2-4-2-3 رفتاربرشی   16

2-4-2-4 رفتارچسبندگی   17

2-4-2-5 رفتار تابع‌زمان   17

2-4-2-6 دوام  18

2-4-2-7 نگهداری و جابجایی   19

2-5 انواع محصولات FRP. 19

2-5-1 میله های کامپوزیتی   19

2-5-2 شبکه های کامپوزیتی   20

2-5-3 کابل‌های کامپوزیتی   21

2-5-4 ورقه های کامپوزیتی   21

2-5-5 پروفیل‌های ساختمانی کامپوزیتی   22

2-6 کاربرد مصالح FRP. 23

2-6-1 کاربرد FRP در تقویت ستون‌ها 25

2-6-2 کاربرد FRP در تقویت دیوارهای برشی   26

2-6-3 کاربرد FRP در تقویت دال‌ها 26

2-6-4 کاربرد FRP در تقویت اتصالات   27

2-6-5 کاربرد FRP درتقویت برشی و خمشی تیرها 27

2-7 روش های نصب مصالح FRP درسازه‌های بتنی.. 29

2-7-1 روش اتصال خارجی (EBR) 29

2-7-2روش تعبیه در نزدیک سطح (NSM) 31

2-7-3 مودهای گسیختگی برشی در تیر تقویت‌شده با مصالح FRP  34

2-7-3-1 انواع مكانیزم برشی تیر تقویت‌شده به روش EBR   34

2-7-3-1-1 گسیختگی برشی با پارگی ورق FRP  34

2-7-3-1-2 گسیختگی برشی بدون پارگی ورق FRP  35

2-7-3-1-3 گسیختگی برشی ناشی از عدم پیوند یا چسبندگی ورق FRP  35

2-7-3-1-4 گسیختگی نزدیک مهار مکانیکی   35

2-7-3-1-5 گسیختگی محلی   35

2-7-3-2 انواع مكانیزم شکست تیر تقویت‌شده به روش NSM    36

2-7-4 مزایای روش تعبیه در نزدیک سطح   36

2-8 بررسی تحقیقات انجام شده. 37

فصل سوم. 49

تشریح آزمایشهای انجام شده. 49

3-1 مقدمه. 50

3-2 خواص مصالح مصرفی.. 51

3-3 روش انجام مقاوم‌سازی.. 53

3-4 مشخصات تیرهای آزمایش‌شده. 56

3-5 انجام آزمایش…. 58

3-6 مد گسیختگی.. 60

3-7 بار نهایی تیرها 62

3-8 نتیجه‌گیری.. 65

فصل چهارم. 67

تشریح مدل‌سازی عددی.. 67

4-1 مقدمه. 68

4-2 نمونه آزمایشگاهی.. 69

4-3 مشخصات و نحوه مدل‌سازی.. 70

4-4 بررسی نتایج مدل سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی.. 74

4-5 مدل سازی عددی جهت بررسی آرایش بهینه نصب مصالح FRP. 75

4-5-1 تشریح تیرهای مدل شده  75

4-5-2 مدل‌سازی عددی تیرها 80

4-6 محاسبه‌ی نیروی برشیFRP در تقویت برشی تیر به روش NSM… 81

4-7 نتایج مدل سازی عددی.. 84

4-7-1 بررسی تاثیر تعداد و فاصله‌‌ی میله GFRP درتقویت برشی تیر به روش NSM    85

4-7-2 بررسی زاویه‌ی نصب میله‌ی GFRP در تقویت برشی تیر به روش NSM    92

4-8 نتیجه گیری.. 100

فصل پنجم.. 102

نتیجه‌گیری.. 102

5-1 نتیجه‌گیری.. 103

منابع و مراجع.. 105

مقدمه

در كاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، كاربردهای زیرآبی، حمل و نقل و امثال آنها، امكان استفاده از یك نوع ماده كه همه‌ی خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد.به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است كه ضمن داشتن استحكام بالا، سبك باشند، مقاومت سایشی خوبی داشته باشند.از آنجا كه نمی توان ماده‌ای یافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد، مواد مرکب یا کامپوزیت اختراع شد. كامپوزیتها موادی چند جزئی هستند كه خواص آنها در مجموع از هركدام از اجزاء بهتر است. ضمن آنكه اجزای مختلف، كارایی یكدیگر را بهبود می‌بخشند. اگرچه كامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیكی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی در اینجا ما بیشتر به کامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم. مواد مركبی‌كه در مهندسی عمران بكار می‌روند به صورت پلیمرهای مسلح با الیاف [1] FRPمی‌باشند.

FRP‌ ها مصالحی سبک، با دوام و مقاوم هستند كه امروزه به راحتی در دسترس مهندسین قرار گرفته‌اند. مصالح FRP در محیط‌های مغناطیسی عایق می‌باشند و مشكل خوردگی ندارند، بنابراین با بهره گرفتن از این مصالح از مشكل خوردگی سازه‌های بتنی می‌توان اجتناب نمود. همچنین این مصالح دارای خصوصیات برتری از قبیل مقاومت كششی بالا می‌باشد كه استفاده‌ی آنها را به عنوان مسلح كننده سازه‌های بتنی مناسب می کند. لازم به ذكر است كه مانند هر مصالحی FRP‌ ها دارای نقاط ضعفی نظیر حساسیت در مقابل آتش و ضعف در تحمل تنشهای فشاری وهمچنین قیمت بالا می‌باشند.

 1-2 تاریخچه

کامپوزیتها یا مواد چندسازه‌ای یا کاه‌گل‌های عصرجدید، رده‌ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است. اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده، در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی‌شوند. استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است. از اولین کامپوزیت‌ها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه‌گل وآجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده‌ی کاه استفاده می‌شده است، اشاره کرد. هنگامی که این دو باهم مخلوط شوند و محصولی بدست می آید که بسیار ماندگارتر و مقاوم‌تر از هر دو ماده‌ی اولیه یعنی گل و کاه است. قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل، پودر‌شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در نواحی مختلف کشورمان یافت شده است،نیز از کامپوزیت‌های نخستین هستند. قدیمی‌ترین مثال از كامپوزیت‌ها مربوط به افزودن كاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت استفاده در بناها بوده است. قدمت این كار به 4000 سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. در این مورد كاه نقش تقویت كننده و گل نقش زمینه یا ماتریس را دارد. ارگ بم كه شاهكار معماری ایرانیان بوده است، نمونه‌ی بارزی از استفاده از تكنولوژی كامپوزیت‌ها در قرون گذشته بوده است. مثال دیگر، تقویت بتن توسط میله‌های فولادی می‌باشد. در بتن مسلح یا تقویت شده، میله های فلزی، استحكام كششی لازم را در بتن ایجاد می‌نمایند، زیرا بتن یك ماده‌ی ترد می‌باشد و مقاومت اندكی در برابر بارهای كششی دارد. بدین ترتیب بتن وظیفه‌ی تحمل بارهای فشاری و میله های فولادی وظیفه تحمل بارهای كششی را بر عهده دارند. بسیاری از نیازهای صنعتی مانند صنایع فضایی، راکتورسازی، الکترونیکی، ساختمان‌سازی، حمل‌و‌نقل، نمی‌توانند با بهره گرفتن از مواد معمولی برآورده شود و نیاز به تغییر گسترده‌ی خواص دارد. بنابراین استفاده از کامپوزیت‌ها بسیاری از مشکلات را حل نموده است .تاریخچه‌ی مواد پلیمری تقویت شده با الیاف به سالهای 1940 در صنایع دفاعی و به خصوص كاربردهای هوا-فضا برمی‌گردند. برای مثال در سال 1945 بیش از 7 میلیون پوند الیاف شیشه به طور خاص برای صنایع نظامی، مورد استفاده قرارگرفته است. در ادامه با توجه به مزایای آنها، به صنایع عمومی نیز راه یافتند. كامپوزیت‌های پایه پلیمری مهم‌ترین دسته از كامپوزیت‌ها می‌باشند. طیف وسیعی از صنایع، از  قبیل صنایع رده بالا، مثل تولید قطعات هواپیما تا صنایع رده پایین مثل تولید سینك ظرفشویی ،از كامپوزیت‌های پایه پلیمری تولید می‌شوند و به همین دلیل بزرگترین زیر مجموعه‌ی مواد مركب محسوب می گردند.

به دنبال فرسوده‌شدن سازه‌های زیر‌بنایی و نیاز به تقویت سازه‌ها برای برآورده کردن شرایط سخت‌گیرانه‌ی طراحی، طی دو دهه‌ی اخیر تأکید فراوانی بر روی تعمیر و مقاوم‌سازی سازه‌ها در سراسر جهان، صورت گرفته است. از طرفی، بهسازی لرزه‌ای سازه‌ها به‌خصوص در مناطق زلزله‌ خیز، اهمیت فراوانی یافته است. در این میان تکنیک‌های استفاده از مواد مرکب FRPبه‌عنوان مسلح‌ کننده خارجی به دلیل خصوصیات منحصر به فرد آن، از جمله مقاومت بالا، سبکی، مقاومت شیمیایی و سهولت اجرا، در مقاوم ‌سازی و احیاء سازه‌ها اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. از طرف دیگر، این تکنیک‌ها به دلیل اجرای سریع و هزینه‌های کم جذابیت ویژه‌ای یافته‌اند.

مواد مرکب FRP در ابتدا به‌عنوان مواد مقاوم ‌کننده‌ی خمشی برای پلهای بتن‌مسلح و همچنین به‌عنوان محصورکننده در ستون‌های بتن‌مسلح مورد استفاده قرار می‌گرفتند؛ اما به دنبال تلاش‌های تحقیقاتی اولیه، از اواسط دهه1980 توسعه‌ی بسیار زیادی در زمینه‌ی استفاده از مواد FRP در مقاوم‌‌سازی سازه‌های مختلف مشاهده می‌شود. تعداد موارد کاربرد مواد FRP در مقاوم‌‌سازی، تعمیر و یا بهسازی سازه‌ها از چند مورد در10 سال پیش، به هزاران مورد در حال حاضر رسیده است. اجزاء سازه‌ای مختلفی شامل تیرها، دال‌ها، ستون‌ها، دیوارهای برشی، اتصالات، دودکش‌ها، طاق‌ها، گنبدها و خرپاها تاکنون توسط مواد FRP مقاوم شده‌اند. از سیستم های FRP برای بهسازی یك عضو سازه‌ای خسارت‌دیده و یا مقاوم‌سازی یك عضو سالم و یا رفع اشكالات در حال ساخت بهره گرفته می‌شود.هم‌اکنون تعداد زیادی از محققان و پژوهشگران صنعت سازه در سراسر جهان در حال بررسی، مطالعه و انجام آزمایشات تقویت سازه‌ها با کامپوزیت‌های FRP می‌باشند.

دراین 35 سال كاربرداین روش تنها به سازه‌های بتنی محدود نمانده وبرای انواع سازه‌های بنایی، چوبی و فولادی بكار رفته است. در این مدت پژوهشگران زیادی در این سه قاره به توسعه‌ی كاربرد مواد FRP توجه نموده‌اند كه نتیجه‌ی زحمات آنها تدوین آیین‌نامه‌های مختلف می‌باشد. در ده سال گذشته انجمن مهندسین ژاپن[2] چند گزارش در رابطه با نحوه‌ی طراحی سیستم‌های FRP ارائه داده است. به طور همزمان در اروپا سازمان بین‌الملی سازه‌های بتنی[3] مجموعه‌ای برای اصول تقویت و طراحی سازه‌های بتنی با FRP ارائه داده است. انجمن استاندارد كانادا[4] نیز مجموعه‌های مشابهی را تدوین نموده است. در ایالات متحده‌ی آمریكا این وظیفه به عهده‌ی انجمن بتن آمریكا[5] واگذار شده كه كمیته‌ی 440 ، هفت آیین نامه و دستور طراحی تدوین نموده است.

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.