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

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
گستره‌ی بهره گیری از مصالح FRP برای مقاوم‌سازی برشی تیرهای بتن مسلح در سال‌های اخیر رو به افزایش می باشد. علاوه ‌بر روش متداول بهره گیری از ورقهای FRP که روی سطح بتن چسبانده می شوند؛ اخیرا تحقیقات زیادی در ارتباط با روش نصب نزدیک سطح (NSM) صورت گرفته می باشد. 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 گردید که با مقدار برابر GFRP و زاویه‌ی نصب یکسان، بهره گیری 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 گردید. در روشهای متعارف مدل‌سازی رفتار چسبندگی بین بتن و فولاد و همچنین رفتار ترک‌خوردگی بتن با فرضیات ساده شده‌ای مدل می شوند. نظاره گردید 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. مطالعه نشان داد که در تقویت برشی تیر بتن‌مسلح به روش NSM با زاویه‌ی نصب یکسان میله‌ی GFRP، بهره گیری از میله با ابعاد کوچکتر و با فاصله‌ی کمتر، تاثیر بیشتری بر کارایی تیر تقویت شده دارد.
واژه‌گان کلیدی: 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 اظهار مسأله، اهمیت پژوهش 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 فیزیکی   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 کششی   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 روشهای 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 مکانیزم 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 مکانیزم شکست تیر تقویت‌شده به روش NSM    36
2-7-4 مزایای روش تعبیه در نزدیک سطح   36
2-8 مطالعه 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 چگونگی مدل‌سازی.. 70
4-4 مطالعه نتایج مدل سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی.. 74
4-5 مدل سازی عددی جهت مطالعه 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 مطالعه تاثیر تعداد و فاصله‌‌ی میله GFRP درتقویت برشی تیر به روش NSM    85
4-7-2 مطالعه 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 کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز می باشد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیرآبی، حمل و نقل و امثال آنها، امکان بهره گیری از یک نوع ماده که همه‌ی خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد.به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز می باشد که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی خوبی داشته باشند.از آنجا که نمی توان ماده‌ای پیدا نمود که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، مواد مرکب یا کامپوزیت اختراع گردید. کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر می باشد. ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی همدیگر را بهبود می‌بخشند. اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث می‌گنجند، اما در اینجا ما بیشتر به کامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم. مواد مرکبی‌که در مهندسی عمران بکار می‌طریقه به صورت پلیمرهای مسلح با الیاف [1] FRPمی‌باشند.
FRP‌ ها مصالحی سبک، با دوام و مقاوم هستند که امروزه به راحتی در دسترس مهندسین قرار گرفته‌اند. مصالح FRP در محیط‌های مغناطیسی عایق می‌باشند و مشکل خوردگی ندارند، پس با بهره گیری از این مصالح از مشکل خوردگی سازه‌های بتنی می‌توان اجتناب نمود. همچنین این مصالح دارای خصوصیات برتری از قبیل مقاومت کششی بالا می‌باشد که بهره گیری‌ی آنها را به عنوان مسلح کننده سازه‌های بتنی مناسب می‌نماید. خاطر نشان می گردد که مانند هر مصالحی FRP‌ ها دارای نقاط ضعفی نظیر حساسیت پیش روی آتش و اشکال 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 مقصود ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر بهره گیری شده می باشد. اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده، در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی‌شوند. بهره گیری از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده می باشد. از اولین کامپوزیت‌ها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه‌گل وآجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده‌ی کاه بهره گیری می‌شده می باشد، تصریح نمود. 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 می باشد. قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل، پودر‌شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در مناطق گوناگون کشورمان پیدا نمود شده می باشد،نیز از کامپوزیت‌های نخستین هستند. قدیمی‌ترین مثال از کامپوزیت‌ها مربوط به افزودن کاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت بهره گیری در بناها بوده می باشد. قدمت این کار به 4000 سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد. در این مورد کاه تأثیر تقویت کننده و گل تأثیر زمینه یا ماتریس را دارد. ارگ بم که شاهکار معماری ایرانیان بوده می باشد، نمونه‌ی بارزی از بهره گیری از تکنولوژی کامپوزیت‌ها در قرون گذشته بوده می باشد. مثال دیگر، تقویت بتن توسط میله‌های فولادی می‌باشد. در بتن مسلح یا تقویت شده، میله های فلزی، استحکام کششی لازم را در بتن ایجاد می‌نمایند، زیرا بتن یک ماده‌ی ترد می‌باشد و مقاومت اندکی در برابر بارهای کششی دارد. بدین ترتیب بتن وظیفه‌ی تحمل بارهای فشاری و میله های فولادی وظیفه تحمل بارهای کششی را بر عهده دارند. بسیاری از نیازهای صنعتی مانند صنایع فضایی، راکتورسازی، الکترونیکی، ساختمان‌سازی، حمل‌و‌نقل، نمی‌توانند با بهره گیری از مواد معمولی برآورده گردد و نیاز به تغییر گسترده‌ی خواص دارد. پس بهره گیری از کامپوزیت‌ها بسیاری از معضلات را حل نموده می باشد .تاریخچه‌ی مواد پلیمری تقویت شده با الیاف به سالهای 1940 در صنایع دفاعی و به خصوص کاربردهای هوا-فضا برمی‌گردند. برای مثال در سال 1945 بیش از 7 میلیون پوند الیاف شیشه به گونه خاص برای صنایع نظامی، مورد بهره گیری قرارگرفته می باشد. در ادامه با در نظر داشتن مزایای آنها، به صنایع عمومی نیز راه یافتند. کامپوزیت‌های پایه پلیمری مهم‌ترین دسته از کامپوزیت‌ها می‌باشند. طیف وسیعی از صنایع، از  قبیل صنایع رده بالا، مثل تولید قطعات هواپیما تا صنایع رده پایین مثل تولید سینک ظرفشویی ،از کامپوزیت‌های پایه پلیمری تولید می شوند و به همین دلیل بزرگترین زیر مجموعه‌ی مواد مرکب 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 می باشد. از طرفی، بهسازی لرزه‌ای سازه‌ها به‌خصوص در مناطق زلزله‌ خیز، اهمیت فراوانی یافته می باشد. در این بین تکنیک‌های بهره گیری از مواد مرکب FRPبه‌عنوان مسلح‌ کننده خارجی به دلیل خصوصیات منحصر به فرد آن، مانند 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 آغاز به‌عنوان مواد مقاوم ‌کننده‌ی خمشی برای پلهای بتن‌مسلح و همچنین به‌عنوان محصورکننده در ستون‌های بتن‌مسلح مورد بهره گیری قرار می‌گرفتند؛ اما به دنبال کوشش‌های تحقیقاتی اولیه، از اواسط دهه1980 توسعه‌ی بسیار زیادی در زمینه‌ی بهره گیری از مواد FRP در مقاوم‌‌سازی سازه‌های مختلف نظاره می گردد. تعداد موردها کاربرد مواد FRP در مقاوم‌‌سازی، تعمیر و یا بهسازی سازه‌ها از چند مورد در10 سال پیش، به هزاران مورد در حال حاضر رسیده می باشد. 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 یک عضو سازه‌ای خسارت‌دیده و یا مقاوم‌سازی یک عضو سالم و یا رفع اشکالات در حال ساخت بهره گرفته می گردد.هم‌اکنون تعداد زیادی از محققان و پژوهشگران صنعت سازه در سراسر جهان در حال مطالعه، مطالعه و انجام آزمایشات تقویت سازه‌ها با کامپوزیت‌های FRP می‌باشند.
دراین 35 سال کاربرداین روش تنها به سازه‌های بتنی محدود نمانده وبرای انواع سازه‌های بنایی، چوبی و فولادی بکار رفته می باشد. در این مدت پژوهشگران زیادی در این سه قاره به توسعه‌ی کاربرد مواد FRP توجه نموده‌اند که نتیجه‌ی زحمات آنها تدوین آیین‌نامه‌های مختلف می‌باشد. در ده سال گذشته انجمن مهندسین ژاپن[2] چند گزارش در ارتباط با چگونگی‌ی طراحی سیستم‌های FRP ارائه داده می باشد. به گونه همزمان در اروپا سازمان بین‌الملی سازه‌های بتنی[3] مجموعه‌ای برای اصول تقویت و طراحی سازه‌های بتنی با FRP ارائه داده می باشد. انجمن استاندارد کانادا[4] نیز مجموعه‌های مشابهی را تدوین نموده می باشد. در ایالات متحده‌ی آمریکا این وظیفه به عهده‌ی انجمن بتن آمریکا[5] واگذار شده که کمیته‌ی 440 ، هفت آیین نامه و دستور طراحی تدوین نموده می باشد.

تعداد صفحه : 127
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد: تحلیل هیدرودینامیکی سکوی نیمه شناور خرپایی تحت امواج تصادفی

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

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

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران