میخ و چاشنی آهنمطالعه آنلاین مقاله کوتاه بررسي رفتار خمشي تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با ورقه هاي Frp
بررسي رفتار خمشي تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با ورقه هاي Frp و تحليل نتايج توسط آزمايش هاي ميداني آيين نامه ISIS
چكيده :
تاثير چشمگير مصالح پليمري مسلح كننده كربني(SFRP) بر مقاومت خمشي تيرهاي بتن مسلح،يكي از امتيازات استفاده از الياف پليمري در تيرهاي بتن مسلح است. با بهره گيري از ورق هاي الياف پليمري كربني، نقش ميلگردهاي مسلح كننده طولي كه به عنوان تقويت كننده مقاومت كششي استفاده مي گردند افزايش مي يابد و در نتيجه مقاومت خمشي بهبود مي يابد. در اينتحقيق تعداد 12 تير بتن مسلح به ابعاد مشخص و 3 نسبت درصد ميلگرد متفاوت كه توسط ورقه هاي الياف كربني تقويت شده اند مورد آزمايش قرار گرفته و مقاومت خمشي، تغيير مكان در وسط دهانه، شكل پذيري و بار نهايي در طي بارگذاري مورد تحليل قرار مي گيرند. نتايج حاصله از آزمايش ها نشان مي دهند كه علاوه بر افزايش مقاومت خمشي، گسيختگي تير در بار نهايي بالاتر رخ داده و شكل پذيري تير افزايش مي يابد.
کلمات كليدي: (الياف پليمري مسلح كننده)، تير بتن مسلح، مقاومت خمشي، گسيختگي، شكل پذيري FRP
مقدمه:
بهسازي و مقاومسازي سازه ها يكي از امور رايج در مهندسي نوين امروزي تلقي مي گردد. يكي از روش هاي عملي نوين در تقويت تيرها در سازه هاي بتني، بهره گيري از الياف تقويت كننده پليمري است كه به صورت نوارهايي به تيرهاي بتن مسلح چسبانده مي شوند.
الياف FRP كه امتيازات بيشتري نسبت به روش هاي تقويتي سنتي دارند،نقش چشمگيري در افزايش مقاومت خمشي تيرهاي بتن مسلح داشته و سبب كاهش وزن تير و افزايش دوام و پايداري تير مسلح بتني مي گردد.(1). بر پايه نتايج به دست آمده از آزمايشات ساير محققين متداول ترين شكل گسيختگي در تيرهاي بتن مسلح، تقويت شده با الياف پليمري،جداشدن ورقه ها وكنده شدن پوشش بتن محافظ ميلگردهاي طولي مي باشد(3).همچنين گسيختگي هايي نيز بر اثر كاهش شكل پذيري عناصر كششي تقويت شده گزارش شده اند.
بر پايه مطالعات انجام شده به طور كل شكل هاي متنوع گسيختگي كه مي توانند در يك تير بتن مسلح بتني تقويت شده با الياف پليمري رخ دهند در شكل(1) ارائه شده اند. (2و6). بر طبق شكل(1)،چهار نوع گسيختگي كلي ارائه شده است كه به صورت هاي (4)Type،(3)Type،(2)Type،(1)Type در شكل ديده می شود.
(1996)Sebastian & Teng چنين اظهار كردند كه خوردگي ميلگردهاي طولي كششي در يك تير بتن مسلح به همراه تغييرات نسبت درصد ميلگرد كششي و نيز تغييرات نيروي برشي اعمال شده احتمال گسيختگي تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با ورق هاي الياف پليمري كربني را افزاايش مي دهند(11و9). نسبت درصد ميلگردهاي مسلح كننده عامل اصلي تاثيرگذار بر مقاومت خمشي، رفتار خمشي عرض ترك ايجاد شده در يك تير بتن مسلح مطابق شكل(1) مي باشند(5و8). در اين تحقيق تاثير ورق هاي الياف كربني كه در اطراف ميلگردهاي طولي كششي، به وجه تحتاني بتن پوششي چسبانده مي شوند، بر مقاومت خمشي و شكل پذيري تيرهاي بتن مسلح به وسيله انجام آزمايش بر روي 12 قطعه بتن مسلح سنجيده شده و نتايج حاصله با آيين نامه بتن كانادا مورد مقايسه و آناليز قرار مي گيرند.(4)
2- مصالح و روش انجام آزمايش ها
با هدف انجام تحقيق بر روي رفتار خمشي و شكل پذيري تيرهاي بتن مسلح، برخي مصالح و آزمايش هاي انجام شده در اين مقاله معرفي مي گردند.
2-1 مصالح
براي مقاطع بتني مورد آزمايش مقاومت فشاري مشخصه بتن معادل 240 كيلوگرم بر سانتي متر مربع و نسبت اختلاط بتن مطابق جدول (1) اختيار شده اند.
Table1:Concrete mixtori design (kg/)
|
water |
cement |
send |
coarse aggregate |
|
160 |
300 |
1000 |
750 |
*maximum size of aggregate 12 mom
ميلگردهاي كششي مسلح كننده در قطعات بتني به قطرهاي 8و10و12و16و20 ميلي متر اختيار شده اند كه مقاومت نهايي آن ها طبق جدول (2) مي باشند:
Table2:chracteristics of reinforcing bars
|
DIAMETER 8 10 12 16 20 |
|
350 365 400 420 450 Yield stress |
|
(Ultimate stress) |
همچنين مشخصات مكانيكي ورق هاي الياف كربني پليمري بر طبق جدول (3) ارائه مي شوند:
Table3:Mechanical peropertist of CFRP sheet
|
Modulus of elasticity (Gpa) |
Tensile strength (Mpa) |
Ultimate strain |
Layer thickness (mm)
|
|
230 |
3750 |
0.0160 |
0.170 |
براي ورق هاي الياف پليمري رابطه تنش كرنش مطابق شكل (2) بدست آمده اند:
چسبي كه براي چسباندن الياف كربني پليمري كربني به قطعات بتن مسلح مورد استفاده قرار گرفته است يك اپوكسي است كه به صورت دستساز و با توجه به دستورالعمل كارخانه سازنده تهيه گرديده است كه بعد از 6 روز عمل آوري هواي بين چسب و بتن كاملاً خارج مي گردد.
2-2 آزمايش بر روي قطعات بتني
براي انجام آزمايش 12 قطعه تير بتن مسلح بر طبق ابعاد ارائه شده در شكل (3) ساخته شده اند و نسبت درصد آرماتور براي قطعات بتني معادل 40،20و70 درصد نسبت درصد آرماتور متعادل در تيرها تعبيه گرديده اند.
ابعاد و جزئيات قطعات مسلح شده بتني نيز در جدول (4) ارائه شده اند:
همان طور كه از جدول (4) مشخص است تعداد 7 قطعه از قطعات بتن مسلح بهوسيله الياف كربني پليمري CFRP تقويت شده اند.
همچنين 3 قطعه بتني به عنوان مقاطع مرجع، بدون تقويت با الياف پليمري، در نظر گرفته شده اند. بعد از بارگذاري تغيير مكان تعيين شده و نيز كرنش بتن در ترازهاي ميلگردهاي كششي و فشاري تيرها در وسط دهانه به وسيله اندازه گير(گيج،gaug ) و در محل مقطعي كه الياف به بتن چسبانده شده اند مطابق شكل (4) اندازه گيري شده اند و نتايج به وسيله رابطي به يك رايانه منتقل مي شوند.
3- بحث در نتايج
مقاطع مرجع 9B، 5B،1B بعد از رسيدن كرنش مقطع به حد نهايي تعيين شده در آيين نامه كانادا در حد شكل پذيري منطبق بر پيش بيني آيين نامه گسيخته شدند. در مقطع بتني 2B گسيختگي ناشي از گسيخته شدن الياف پليمري رخ مي دهد اگر چه باري بزرگتر از مقطع بتني 1B را تحمل مي نمايد.
4B،3B داراي گسيختگي (3)Type مي باشند كه در اثر برش زياد و تنش هاي قائم در انتهاي الياف پليمري كربني ناشي از كنده شدن و جداشدن اين الياف پديد مي آيند.
قطعات 8B، 7B،6B داراي گسيختگي بر اثر جاري شدن ميلگردهاي كششي مي باشند كه همزمان الياف كربني پليمري گسيخته مي شوند و گسيختگي از نوع (2)Type مي باشد.
10B داراي گسيختگي بر اثر ايجاد ترك برشي در مقطع و گسيختگي در آن ها از نوع (B-4)Type ،(c-4)Typeمی باشند. در هردوي اين قطعات گسيختگي بر اثر جدا شدن الياف پليمري در نتيجه ترك برشي رخ مي دهد.
اشكال(c-a)5fig منحني بار – تغيير مكان را براي قسمت وسط دهانه تيرها ارائه مي دهند. مطابق شكل هاي ارائه شده در مرحله ابتدايي قبل از ايجاد ترك خمشي منحني هاي بار- تغيير مكان نزديك به يكديگر مي باشند. با افزايش بار قطعات تقويت شده داراي سختي بيشتري مي باشند. بعد از جاري شدن ميلگردهاي كششي، سختي و مقاومت قطعات تقويت شده با الياف كربني در مقايسه با قطعات مرجع بيشتر مي گردند.
در قطعات11B12B ، منحني هاي بار تغيير مكان بدون افت مشاهده مي گرددو گسيختگي بر اثر جاري شدن الياف پليمري كربني رخ مي دهد،اگر چه مقاومت شكل پذيري كافي در مقطع وجود دارد ولي گسيختگي بر اثر خرد شدن بتن اتفاق مي افتد.
همان طور كه در اشكال ارائه شده مشخص است باافزايش بار،قطعات تقويت شده با الياف كربني،سختي و مقاومت خمشي بالاتري از خود ارائه مي نمايند و بعدا ز جاري شدن ميلگردهاي كششي،مقاومت خمشي و سختي قطعات تقويت شده با الياف پليمري كربني بيشتر از مقاطع مرجع اوليه مي باشند. اگر چه بعد از گسيختگي الياف كربني منحني هاي بار تغيير مكان از نظر مقاومت، افت شديدي را نشان مي دهند.
در جدول(5) تغيير مكان و بار نهايي PU براي تيرهاي بتن مسلح ارائه شده اند. افزايش مقاومت تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با الياف پليمري كربني كه با نسبت درصد ميلگرد تسليح تغيير مي كند نيز در جدول مذكور ارائه شده است.
4- مقايسه نتايج بدست آمده از آزمايشگاه و پيش بيني حاصل از آيين نامه بتن كانادا (ISIS)
بر طبق نتايج بدست آمده بر مبناي روابط پيشنهادي آيين نامه بتن كانادا كه بر مبناي تغييرات خطي تنش كرنش و حداكثر كرنش نهايي معادل با 0035/0 و ضريب كاهش مقاومت6/0 براي بتن، ضريب كاهش مقاومت85/0 براي فولاد و ضريب كاهش مقاومت75/0 براي الياف كربني پليمري،(6و7) نسبت بار نهايي حاصل از آزمايش مقاومت خمشي به مقدار محاسبه شده بر مبناي آيين نامه كانادا در جدول 6 ارائه شده اند.
با مقايسه نتايج حاصل از آزمايش ها بر روي قطعات بتني آيين نامه ISIS، مقدار مقاومت نهايي خمشي را در حالتي كه قطعات بتني با نسبت درصد آرماتور كمي تسليح شده باشند، بيشتر از مقدار بدست آمده از مقدار حاصل از آزمايشات برآورد مي نمايد.
افزايش مي يابد، به عبارتي معادله پيشنهادي توسط آيين نامهP /est با افزايش نسبت درصد آرماتور در قطعات بتن مسلح،نسبت بيشتر مناسب قطعات بتن مسلحي مي باشند كه با نسبت درصد آرماتور بالا مسلح مي شوند و مقدار نسبت درصد آرماتور موجود به ISIS نسبت درصد آرماتور متعادل نزديك يك(1) باشد.(6و10)
5- نتيجه
به طور كل با توجه به نتايج آزمايشگاهي و محاسبات حاصل از آيين نامهISIS مي توان به نتايج زير اشاره نمود:
الف- مقاومت خمشي و سختي تيرهاي بتن مسلح با تعبيه الياف پليمري كربني CFRP افزايش مي يابند.
ب- هنگامي كه نسبت درصد ميلگرد در تيرهاي بتن مسلح افزايش مي يابد، نسبت بار آزمايشگاهي به بار محاسبه شده توسط آيين نامه افزايش مي يابد، به عبارتي آيين نامه كانادا براي حالتي مناسب است كه درصد ميلگرد موجود در تير نزديك به درصد آرماتور متعادل باشد.
ج- در نسبت درصد آرماتور بالا، نزديك به درصد آرماتور متعادل، گسيختگي قطعات بتن مسلح بيشتر به حال گسيختگي برشي رخ مي دهد و تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با الياف پليمري كربني مقاومت، شكل پذيري خمشي و سختي بالايي ارائه مي نمايند.
بازگشت به صفحه اصلي وبكــا - وبسايت دانشجويان عمران و معماري
پایان نامه کمپ ورزشی , کمپ تمرینی شهر فوتبال + اتوکد و تریدی 
