پایان نامه مهندسی عمران سازه | تحلیل غیرخطی و مدل سازی عددی

 

 

 

موضوع :

بررسی تحلیل غیرخطی و مدل سازی عددی تیرعمیق بتن مسلح دارای بازشو تقویت شده با FRP توسط نرم افزار اجزاء محدود

چکیده

در این مطالعه به ارزیابی و مقایسه تحلیل غیرخطی و عددی تیرهای عمیق بتن مسلح دارای بازشو بدون مقاوم سازی با تیرهای عمیق بتنی دارای بازشو مقاوم شده با ورق هایFRP  و تیرهای عمیق بتن مسلح بدون بازشو توسط نرم افزار اجزاء محدود Abaqus پرداخته شده است.

 

با استفاده از روش اجزاء محدود غیر خطی، 9 نمونه تیر عمیق با تکیه گاه های ساده تحت بار متمرکز مدل سازی و میزان اثر بخشی ورق های FRP بر مقاومت نهایی تیرهای عمیق بتن مسلح دارای بازشو مورد مطالعه قرار گرفته است .

دانلود کنید : 

کتاب محاسبات نرم در مهندسی عمران | 511 صفحه

به این منظور از یک نمونه تیر عمیق بتن مسلح بدون بازشو به عنوان تیر شاهد و 4 تیر عمیق بتن مسلح دارای بازشو (دایره ای و مربعی) بدون تقویت و 4 نمونه تیر عمیق بتن مسلح دارای بازشو (دایره ای و مربعی) تقویت شده با ورقه های FRP استفاده شده است. 

تقویت توسط ورقه های FRP، دورتادور بازشوها، در بالا بردن ظرفیت تیرهای عمیق بتن مسلح  بسیار موثر بوده است. مدل سازی اجزاء محدود نمونه ها با استفاده از نرم افزار اجزاء محدودAbaqus  انجام شده است.

کلید واژه ها: تیر عمیق، بتن مسلح، بازشو، اجزاء محدود، FRP، تحلیل غیرخطی.

 

 

 

دانلود Pdf کتاب مدیریت پروژه های عمرانی

 

 

 

 

 

 

فصل دوم تیر عمیق بتن مسلح

 

• مقدمه

تیرهای عمیق ازجمله اعضای سازه های بتنی هستند که در ساختمان های بلند، دیوارهای مخازن سیلوهای مستطیلی، دیافراگم کف، دیوارهای برشی، دال ها، سکوهای دریایی، سدها، پل ها و  غیره کاربرد دارند.

 

• بتن

مشخصات بتن بسته به مواد مورد استفاده در ساخت بتن، روش ساخت و نحوه محصور ساختن آن متفاوت است. این نکته بسیار مهم است که بدانیم بتن ماده ای غیر الاستیک، غیرخطی و غیر همگن است که مشخصات نسبتاً یکتواختی دارد و برای طراحی بتن باید این مشخصات به طور کامل شناخته شود، که در ذیل به معرفی آنها پرداخته می شود.

 

 

2-2-1-         رفتار فشاری بتن

رفتار و عملکرد یک سازه به نمودار تنش ـ کرنش موادی که سازه از آن ساخته شده است وابستگی دارد. از آنجا که بتن معمولاً در فشار مورد استفاده قرار می گیرد به همین دلیل مقاومت فشاری آن اهمیت زیادی دارد. بنابراین معمولا وقتی از مقاومت بتن صحبت می شود، منظور مقاومت فشاری تک محوره ی 28 روزه ی بتن می باشد.

منحنی نوعی تنش ـ کرنش بتن تحت فشار تک محوره در شکل (2-1) نشان داده شده است. در این شکل مشاهده می شود که تغییر شکل بتن تحت تنش فشاری تک محوره به صورت غیر خطی است؛ به صورتی که هرچه بتن تحت تنش فشاری بالاتری قرار گیرد، رفتار غیرخطی آن بیشتر آشکار می گردد. رفتار غیرخطی بتن تحت تنش های فشاری ناشی از تشکیل تدریجی ریز ترک ها[1] در آن است؛ به طوری که هرچه تنش افزایش یابد، مقدار ریز ترک ها نیز افزایش خواهد یافت [6].

کرنش نظیر تنش حداکثر  که با  نمایش داده می شود، برای بتن های با مقاومت پایین تا بتن های با مقاومت بالا ممکن است در محدوده 0015/0 تا 003/0 متغیر باشد اگرچه مقدار  برای بتن های با مقاومت معمولی حدود 002/0 در نظر گرفته می شود. کرنش نهایی نظیر شکست فشاری بتن که با  نمایش داده می شود، برای انواع بتن بیشتر از 003/0 خواهد بود شایان ذکر است با افزایش مقاومت فشاری بتن، کرنش نهایی شکست کاهش یافته و به عبارت دیگر، رفتار بتن تحت فشار تردتر می شود .

 

 

 

 

 

 

2-4-1-           مزایای FRP

مصالح FRP معمولاً مقاومت کششی بسیار بالایی دارند که از مقاومت کششی مصالح فولادی به مراتب بیشتر است. مقاومت کششی بالای ورق های FRP کاربرد آنها را برای مقاوم سازی انواع المان های سازه ای، خصوصاً برای سازه های بتنی بسیار مناسب نموده است. مقاومت کششی ورق های FRP اساساً به مقاومت کششی، نسبت حجمی، اندازه و سطح مقطع الیاف به کار رفته در آنها بستگی دارد. مقاومت کششی ورق های CFRP به طور معمول MPa 1100 تا 2200 می باشد و حتی در بعضی موارد، مقاومت های بالاتر از MPa 3000 نیز گزارش شده است.

همچنین مدول الاستیسیته ورق های CFRP غالباً در محدوده قابل قبولی قرار دارد؛ اگرچه اصولاً کمتر از مدول الاستیسیته ورق های فولاد است. مدول الاستیسیته ورق های FRP ساخته شده از الیاف کربن، شیشه و آرامید به ترتیب در محدوده  GPa100 تا 150 ، GPa 45 و GPa 60 می باشد.

وزن مخصوص ورق های FRP به مراتب کمتر از وزن مخصوص ورق های فولادی است؛ به عنوان نمونه وزن مخصوص ورق های CFRP بین 5/1 – 6/1 گرم بر سانتی متر مکعب و وزن مخصوص فولاد 9/7 گرم بر سانتی متر مکعب است که این نشان می دهد که وزن مخصوص ورق های CFRP در حدود یک سوم وزن مخصوص ورق های فولادی است. نسبت بالای مقاومت به وزن در ورق های CFRP از مزایای عمده آنها در کاربردشان به عنوان مسلح کننده بتن محسوب می شود.

 

دانلود Pdf کتاب مدیریت پروژه های عمرانی

 

با توجه به این ویژگی ها، وزن کم FRP موجب شده است که جابجایی و نصب آن بطور کلی آسان تر از فولاد باشد. این ویژگی ها بخصوص وقتی که عملیات نصب در موقعیت های مقید شده اتمام می یابد، مهم می باشند. کاربرد صفحه یا ورقه مواد FRP  مانند نصب کاغذ دیواری است. مواد الیاف کامپوزیتی در طول های زیادی موجود می باشند در حالی که، طول ورقه فولادی معمولاً تا 6 متر محدود است.

اگر الیاف و رزین ها به درستی انتخاب شوند و به درستی نگهداری شوند، دوام بسیار خوبی از خود نشان می دهند. اگر آنها در محل نصب صدمه ببینند، به آسانی می توان آن ها را با اضافه کردن لایه اضافی تعمیر نمود. استفاده از کامپوزیت های الیافی عمدتاً موجب افزایش وزن و ابعاد اعضا نمی شود. این پارامترهای مختلف در ترکیب با هم نهایتاً موجب افزایش سرعت و آسانی فرایند مقاوم سازی می شود.

در همین رابطه برآورد شده است که در حدود 90 درصد بازار مقاوم سازی ها در سوئیس با استفاده از روش تقویت با CFRP انجام می شود که به دلیل همین پارامتر کاهش هزینه ها می باشد.

به طور کلی می توان مزایای سیستم FRP را به ترتیب زیر بیان نمود:

• بالا بودن مقاومت در مقابل نيروهاي خمشي و برشي.
• سبكي و بالا بودن نسبت مقاومت به وزن.
• بالا بودن دوام و پايداري.
• ظرفيت جذب ارتعاشات.
• مقاوم در برابر ضربه.
• مقاوم در برابر رطوبت.
• شفافيت درمقابل اشعه ماوراء بنفش.
• انعطاف پذيري كاربرد براي سطوح در شكلهاي مختلف.
• مقاومت بالا در برابر خستگي و تغييرات دوره اي درجه حرارت.
• مدول الاستيسيته بالا با توزيع تنش بهينه در تغيير شكل يكسان.
• عايق بودن در محيط هاي مغناطيسي و الكتريكي.
• مقاوم در مقابل خوردگي و عوامل شيميايي مانند اسيدها و بازها.
• سازگاري با انواع سيستم هاي ايمني درمقابل حريق.

 

 

 

 

 

منبع : فضای وب

IRT 5,000 – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد