دانشگاه یاسوج

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی عمران

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران گرایش سازه 

 مطالعه دوام تیرهای بتن مسلح تقویت شده با GFRP تحت واکنش قلیایی سنگدانه­ها

 استاد راهنما:

دکتر حمید رحمانی

استاد مشاور:

دکتر علی علی­پور

 مهرماه 1390

 
 
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)
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                                                                     صفحه
 
فصل اول: مقدمه

1-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1
1-2  ضرورت انجام پژوهش ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-3 اهداف پژوهش …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
1-4 روش پژوهش …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3

 
فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5
2-2 خصوصیات مواد مرکب ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 6
2-2-1 الیاف تشکیل دهنده……………………………………………………………………………………………………………………………….. 6
2-2-2 خصوصیات ماتریس ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 10
2-2-3 فرآیند ساخت مواد مرکب ……………………………………………………………………………………………………………………… 11
2-2-4 بهره گیری از FRP در سازه­های بتن آرمه ……………………………………………………………………………………………….. 11
2-2-5 مقایسه­ی FRP و فولاد در مقاوم­سازی سازه­ها ……………………………………………………………………………………. 17
2-3 تحقیقات انجام شده بر روی تقویت تیرها با FRP ………………………………………………………………………………………….. 18
2-4 تحقیقات انجام شده بر روی واکنش قلیایی سنگدانه­ها …………………………………………………………………………………… 21
2-4-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 21
2-4-2 واکنش قلیایی- سیلیسی ………………………………………………………………………………………………………………………. 22
2-4-3 واکنش قلیایی-­سیلیکاتی ………………………………………………………………………………………………………………………. 22
2-4-4 واکنش قلیایی- کربناتی ………………………………………………………………………………………………………………………… 22
2-4-5 سایر واکنش­های قلیایی سنگدانه­ها ………………………………………………………………………………………………………. 23
2-4-6 بعضی ازتحقیقات انجام گرفته در خصوص واکنش قلیایی سنگدانه­ها…………………………………………………… 23
2-5 تحقیقات انجام شده بر روی دوام تیرهای تقویت شده با FRP ……………………………………………………………………… 25

 
فصل سوم : مواد

3-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 29
3-2 سیمان ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 29
3-3 سنگدانه­ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 30
3-3-1 آزمایش­های تشخیص فعال بودن سنگدانه­ها ………………………………………………………………………………………. 31
3-3-2 عوامل مؤثر بر واکنش قلیایی سنگدانه‌ها در بتن …………………………………………………………………………………. 33
3-3-3 نسبت بحرانی …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 34

 

3-4 بتن ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 35
3-5 فولاد ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 37
3-6 FRP و رزین …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 37

 
فصل چهارم: روش کار

4-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 39
4-2 طراحی تیرها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 39
4-2-1 طراحی تیرهای بتن مسلح……………………………………………………………………………………………………………………… 41
4-2-2 محاسبه­ی ظرفیت خمشی تیرهای تقویت شده با GFRP………………………………………………………………….. 44
4-3 برنامه­ی آزمایشگاهی………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48
4-3-1 تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسه­ی غیرفعال……………………………………………………………… 50
4-3-2 تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسه­ی فعال…………………………………………………………………… 51
4-4 آماده سازی نمونه­های آزمایشگاهی…………………………………………………………………………………………………………………… 52
4-5 چگونگی انجام آزمایش ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 53

 
فصل پنجم: نتایج آزمایشات

5-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 55
5-2 اندازه گیری انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه­ها…………………………………………………………………………………….. 55
5-3 نتایج آزمایش خمش تیرها…………………………………………………………………………………………………………………………………. 57
5-3-1 منحنی بار تغییر مکان و مد گسیختگی تیرها……………………………………………………………………………………….. 58
5-3-2 تأثیر دورپیچ کردن تیرها در انتهای ورقGFRP………………………………………………………………………………… 66

 
فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهادها

6-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 68
6-2 نتیجه­گیری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 68
6-3 موردها پیشنهادی جهت تحقیقات آتی………………………………………………………………………………………………………………… 69

 

فهرست منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 70

 
 
 
فهرست جداول
 
 
عنوان                                                                                                                                                       صفحه
 

جدول 2-1: مقایسه کیفی الیاف شیشه نوع E ، الیاف کربن با مقاومت زیاد و الیاف آرامید…………………………………… 7
جدول 2-2: خصوصیات ماتریس­ها…………………………………………………………………………………………………………………………….. 11
جدول3-1: نتایج آزمایش شیمیایی تعیین درصد قلیایی معادل سیمان نوع2 یاسوج……………………………………………… 29
جدول3-2: نتایج آزمایش شیمیایی و فیزیکی سیمان یاسوج…………………………………………………………………………………… 30
جدول3-3: نتایج آزمایش ملات­ منشوری بر روی ماسه فعال…………………………………………………………………………………… 33
جدول 3-4: طرح اختلاط بتن­های مورد بهره گیری در این پژوهش……………………………………………………………………………… 35
جدول 3-5: نتایج آزمایش کشش مفتول فولادی……………………………………………………………………………………………………… 37
جدول 3-6: مشخصات الیاف GFRP   بهره گیری شده در تقویت تیرها……………………………………………………………………. 38
جدول 3-7: مشخصات رزین بهره گیری شده………………………………………………………………………………………………………………… 38
جدول 4-1: مقاومت فشاری نمونه­های مکعب…………………………………………………………………………………………………………… 40
جدول 4-2: ضرایب کاهش محیطی برای مصالح FRP……………………………………………………………………………………………. 46
جدول 4-3: چگونگی گروه­بندی تیرها……………………………………………………………………………………………………………………….. 50
جدول 5-1: نتایج اندازه­گیری انبساط نمونه­های نگهداری شده در محلول قلیا……………………………………………………….. 56
جدول 5-2: جزئیات ثبت داده­ها برای کلیه­ی تیرها…………………………………………………………………………………………………. 58
جدول 5-3: نتایج تست تیرها…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 59
جدول 5-4: نتایج تیر دورپیچ شده با یک لایه­ی 5 سانتیمتری در انتهای ورق GFRP………………………………………… 66

 
 
 
 
فهرست شکل­ها
 
 
عنوان                                                                                                                                                    صفحه
 

شکل (2-1). اجزای تشکیل دهنده­یFRP………………………………………………………………………………………………………………. 7
شکل (2-2). انواع پوشش­های FRP و میلگردهای GFRP…………………………………………………………………………………… 8
شکل (2-3). منحنی تنش –کرنش……………………………………………………………………………………………………………………………. 12
شکل (2-4). تقویت خمشی تیر بتن آرمه با ورقه­ی FRP……………………………………………………………………………………… 14
شکل(2-5).  الگوهای مختلف تقویت برشی………………………………………………………………………………………………………………. 14
شکل (2-6). تقویت خمشی تیر بتن ارمه با ورقه­ی FRP و نوار انتهایی U شکل………………………………………………….. 14
شکل (2-7). الگوی تقویتی یکپارچه و منقطع…………………………………………………………………………………………………………. 15
شکل (3-8 ). تقویت برشی و خمشی تیر بتن آرمه با FRP……………………………………………………………………………………. 15
شکل (2-9).  بکار بردن نوار مورب برای تقویت برشی تیر بتن آرمه……………………………………………………………………….. 15
شکل (2-10). حالات مختلف تقویت ستون با FRP……………………………………………………………………………………………….. 16
شکل (2-11). عدم محصور­شدگی مناسب برای ستون مربع مستطیل و تبدیل آن به ستون بیضوی یا دایروی برای ایجاد محصور­شدگی مناسب و کافی ………………………………………………………………………………………………………………….  
16
شکل (2-12). تقویت اتصال ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 17
شکل (2-13). وضیعت تیرها و سطح مقطع آنها……………………………………………………………………………………………………….. 19
شکل (2-14). سطح مقطع و چگونگی تقویت تیرها…………………………………………………………………………………………………. 20
شکل(2-15). سطح مقطع تیرها……………………………………………………………………………………………………………………………… 25
شکل (2-16). چگونگی­ی آزمایش تیرها…………………………………………………………………………………………………………………………. 25
شکل (3-1). نمودار سن- درصد انبساط واکنش قلیایی ماسه فعال…………………………………………………………………………. 33
شکل (3-2). چگونگی انجام آزمایش کشش مفتول………………………………………………………………………………………………….. 37
شکل (3-3). ورق GFRP و ظرف رزین…………………………………………………………………………………………………………………… 38
شکل (4-1). قالب­های مکعبی و اقدام­آوری نمونه­های مکعبی………………………………………………………………………………….. 40
شکل (4-2). سطح مقطع تیرها…………………………………………………………………………………………………………………………………. 40
شکل (4-3). نمودارهای تنش و کرنش یک مقطع مستطیلی با فولاد فشاری بر اساس فرضیات آبا در حالتی که فولادهای کششی و فشاری در لحظه­ی نهایی جاری شده باشند……………………………………………………………………………….  
42
شکل(4-4). اعمال نیرو به تیر……………………………………………………………………………………………………………………………………. 43
شکل (4-5). سطح مقطع تیرهای مسلح ………………………………………………………………………………………………………………….. 44
شکل (4-6).  نمودارتنش- کرنش مقطع مستطیلی دارای فولاد فشاری تحت خمش…………………………………………….. 45
شکل (4-7).  سطح مقطع تیرهای تقویت شده با GFRP………………………………………………………………………………………. 46
شکل (4-8).  میلگرد گذاری تیرها شکل…………………………………………………………………………………………………………………… 49
شکل (4-9).  قالب­بندی و بتن­ریزی تیرها………………………………………………………………………………………………………………… 49
شکل  (4-10). تیرهای غیر مسلح جهت اندازه­گیری انبساط…………………………………………………………………………………… 49
شکل (4-11). نگهداری تیرها در اطاقک رطوبت………………………………………………………………………………………………………. 51
شکل 4-12 نگهداری تیرها در محلول هیدروکسید سدیم……………………………………………………………………………………….. 52
شکل (4-13).  مخلوط اپوکسی…………………………………………………………………………………………………………………………………. 52
شکل(4-14).  تقویت تیر با GFRP…………………………………………………………………………………………………………………………. 53
شکل(4-15). تیر تحت بارگذاری، (a) تیر تقویت نشده، (b) تیر تقویت شده با GFRP………………………………………. 53
شکل (4-16).  چگونگی آزمایش نمونه­ها………………………………………………………………………………………………………………….. 54
شکل (5-1). ترک­های نقشه­ای بر اثر انجام واکنش قلیایی سنگدانه­های فعال………………………………………………………… 56
شکل (5-2) نمودار سن – درصد انبساط نمونه­ی ساخته شده با ماسه­ی معدن آذربایجان شرقی…………………………. 57
شکل (5-3). نمودار بار تغییر مکان تیرها در دمای 2±23 درجه­ی سانتی­گراد و رطوبت 65 درصد………………………. 60
شکل (5-4). نمودار بار تغییر مکان تیرها در محلول هیدروکسید سدیم…………………………………………………………………. 60
شکل (5-5). نمودار بار تغییر مکان  برای کلیه­ی تیرها …………………………………………………………………………………………… 61
شکل (5-6). مد گسیختگی تیر B1………………………………………………………………………………………………………………………….. 61
شکل (5-7). مد گسیختگی تیرهای گروه B2………………………………………………………………………………………………………….. 62
شکل (5-8). مد گسیختگی تیرهای گروه B3 ………………………………………………………………………………………………………… 63
شکل (5-9). مد گسیختگی تیرهای گروه B5………………………………………………………………………………………………………….. 64
شکل (5-10). مد گسیختگی تیرهای گروه B7……………………………………………………………………………………………………….. 65
شکل (5-11). مد گسیختگی تیرهای گروه B8……………………………………………………………………………………………………….. 66
شکل (5-12). نمودار بار- تغییر مکان برای تیر دورپیچ شده و تیرهای B1 و B2 ……………………………………………….. 67
شکل (5-13). مد گسیختگی تیر دورپیچ شده با یک لایه­ی 5 سانتیمتری در انتهای ورق و نزدیک   تکیه­گاه …… 67
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: بررسی تأثیر طول دهانه بر رفتار پل تحت اثر همزمان مؤلفه‌های افقی و قائم

 
 
فصل اول
کلیات
 
 

  • مقدمه

در سالهای اخیر پیشرفت­های زیادی در زمینه­ مهندسی زلزله و طراحی سازه­ها انجام گرفته می باشد بگونه­ای که امروز با اعتماد و اطمینان بیشتری می­­توان سازه­های مقاوم در برابر زلزله را طراحی نمود. بسیاری از سازه­های بتنی به علت های 1- خطاهای محاسباتی 2- اشتباه در ساخت و اجرا 3- اشکال آیین­نامه­های قدیمی 4- تغییر کاربری سازه و بارهای  بهره­برداری وارده به سازه 5- خوردگی و زنگ زدگی آرماتورها و . . . ضوابط آیین نامه­های جدید را ارضا نمی­کند، به همین جهت تقویت         سازه­ها با پلیمرهای مسلح شده با الیاف [1](FRP) به شکل صفحه یا ورق، مزایای اقتصادی قابل توجهی در صنعت ساختمان ایجاد می­کنند. پیشرفت­های اخیر در FRP تصریح می­کند که در آینده این مواد تأثیر بزرگی در کاربردهای ساختمانی و ترمیم سازه­ها خواهند داشت.
در دهه­ی گذشته FRP کاربردهای زیادی در مهندسی عمران پیدا کرده می باشد. رشد تقاضا برای بهره گیری از FRP در تقویت تیرها، ستون­ها، دیوارها، دال­ها و لوله­های بتنی نیاز زیادی برای درک رفتار کوتاه مدت و دراز مدت سیستم کامپوزیت تحت وضعیت بارگذاری و شرایط محیطی مختلف ایجاد کرده می باشد. مواد مرکب ممکن می باشد شرایط بهره­برداری مختلفی را تحمل کنند که احتمال دارد بعضی شرایط تهاجمی واقعی را شامل شوند. برای مثال، آب و هوای گرم و مرطوب، دمای بالای طولانی مدت، تغییرات ناگهانی درجه­ حرارت محیط و خوردگی شیمیایی می­تواند دوام FRP را تحت تأثیر قرار دهد. چسبندگی و پیوستگی مواد مرکب ممکن می باشد دستخوش فرسایش محیطی شده و بر پیوند سطح مشترک بتن و این مواد تأثیر بگذارند. این ممکن می باشد، عملکرد و دوام سیستم کامپوزیت را دگرگون سازد. دلیل دیگری برای این­چنین عدم اتصال بین کامپوزیت و بتن، متناسب نبودن دمای بین الیاف و ماتریس می باشد که می­تواند تنش­های فشاری در الیاف ایجاد کند. دلیل دیگر توانایی مواد مرکب در جذب رطوبت می­باشد که ممکن می باشد بر یکپارچگی بین الیاف و ماتریس تأثیر بگذارد.
 
هم اکنون بهره گیری از FRP در تقویت سازه­ها به گونه چشمگیری افزایش یافته این در حالیست که در مورد دوام FRP اطلاعات کافی در دسترس نمی­باشد که یکی از این موردها واکنش قلیایی  سنگدانه­ها می باشد. در این پژوهش از پلیمر مسلح شده با الیاف شیشه [2](GFRP) از نوع E-glass[3] که از نظر الکتریکی عایق خوبی بوده و دارای مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی می­باشد و در مقایسه با سایر الیاف، قیمت ارزان و مناسبی دارد، بهره گیری شده می باشد.
خرابی سازه­های بتنی در نتیجه واکنش بین مایعات قلیایی درون حفره­ها (که اکثراٌ منشأ آن­ها از سیمان پرتلند می باشد) و کانی­های واکنش­زا که در بعضی از سنگدانه­هاست می­تواند اتفاق بیافتد. این مکانیزم خرابی به نام واکنش قلیایی سنگدانه، شناخته شده و به شکل­های مختلف روی می­دهد که از همه معمولتر واکنش قلیایی- سیلیکاتی می باشد. این واکنش اولین بار در سال 1940(1319شمسی) در ایالات متحده گزارش شده می باشد[1]. هر چند که خرابی در اثر این واکنش در کشور ما به ندرت گزارش گردیده می باشد اما احتمالاٌ تعداد زیادی از سازه­های بتنی کشور ما مانند سد شهریار واقع در استان آذربایجان شرقی که سنگدانه­ها از آنجا تهیه شده می باشد نیز تحت تأثیر این واکنش قرار دارند. این در حالیست که در صورت بهره گیری از با سیمان با قلیایی زیاد احتمال بروز این واکنش بیشتر می­باشد. از این­رو در نظر داشتن این واکنش با اهمیت خواهد بود.
واکنش قلیایی- سیلیسی عمومی­ترین نوع واکنش قلیایی سنگدانه­ها در جهان می باشد و هنگامی بروز می­کند که واکنش بین محلول قلیایی درون حفره­ها و کانی­های سیلیسی در بعضی از سنگدانه­ها رخ دهد و تشکیل ژل قلیایی سیلیکات کلسیم بدهد.  ژل یاد شده آب را جذب نموده و افزایش حجم پیدا می­کند که در نتیجه ترک خوردن بتن را به همراه دارد. از واکنش های دیگر قلیایی سنگدانه­ها، واکنش قلیایی-کربناتی می باشد. این واکنش وقتی رخ می­دهد که قلیایی­های سیمان با سنگدانه­های آهکی دولومیتی واکنش نشان دهند. واکنش قلیایی سنگدانه­های فعال بعد از اقدام­آوری بتن صورت می­گیرد و سبب انبساط درونی و تخریب بتن می­گردد، پس مقاومت پیوستگی FRP و بتن نسبت به زمان و تحت شرایط محیطی ناملایم نیازمند مطالعه و درک عوامل مؤثر بر FRP هنگامی که در معرض شرایط محیطی مختلف قرار می­گیرد، می­باشد.
[1] fibres reinforced polymer
[2] Glass fibres reinforced polymer
[3] Elcctrical Glass
تعداد صفحه : 106
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 گردد.

دسته‌ها: عمران