دانلود پایان نامه ارشد : برسی رفتار ديوار برشی بتن مسلح مقاوم‌سازي‌شده با FRP به روش اجزاء محدود

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران 

گرایش : سازه

عنوان : برسی رفتار ديوار برشی بتن مسلح مقاوم‌سازي‌شده با FRP به روش اجزاء محدود

دانشگاه شهيد باهنركرمان

دانشكده فني و مهندسي

گروه مهندسي عمران

 پایان نامه براي دريافت درجه کارشناسی ارشد مهندسي عمران گرايش سازه

 برسی رفتار ديوار برشی بتن مسلح مقاوم‌سازي‌شده با FRP به روش اجزاء محدود

استاد راهنما:

دكتر جواد سلاجقه

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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 :

این پایان نامه ، نتايج يك مطالعه عددي و پارامتريك بر روي تأثير تقویت دیوار برشی بتن مسلح با کامپوزیت  FRP و بکارگیری نتایج  حاصل از روش اجزاء محدود می باشد. برنامه اجزاي محدود در مقابل اطلاعات تجربي مقايسه و كاليبره شده است . سپس نتايج عددي به منظورارزش گذاري ظرفيت كه به كمك منحني هاي غير خطي بار-  تغيير مكان ديوارهاي برشي بتن آرمه تقويت شده معرفي و مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنین این برنامه براي ارزیابی كل منحني بار- تغيير مكان شامل بخش الاستيك ، شكل گيري تركهاي برشي ،پيدايش ترك خوردگي و خردشدگي بتن به نحومطلوبی مي تواند  مورد استفاده  قرار گیرد .برای مقاوم سازی موضعی دیوار برشی می تواند از اتصال صفحات فلزی یا الیاف کامپوزیتی FRP به بالا یا پایین دیوار برشی ویا در جهات مختلف نام برد براي افزايش سختي پيش از ترك خوردگي ، بار ترك خوردگي و ظرفيت خمشي نهايي ديوارهاي برشی بتن آرمه می توان از صفحات اليافي كربني استفاد نمود. صفحات اليافي كربني که در اطراف ناحيه مفصل پلاستيك ديوار بتن آرمه  پیچیده می شوند علاوه بر تأمين مقاومت برشی كافي، محصور شدگي بتن در ناحيه پلاستيك را فراهم مي آورد كه باعث افزايش شكل پذيري دیواربتن آرمه
مي شود.

در اين پایان نامه از يک برنامه آزمايشي براي بررسي پروژه ها و طرح هاي مقاوم سازي  به منظور افزايش قدرت برش و نيز شکل پذيري ديوارها استفاده شده است. لازم به ذکر است که از يک آزمايش ابداعي هم براي افزايش احتمال کنترل نسبت نيروي برش به گشتاور خمشي و بار محوري استفاده شده است. در اين بررسي، نمونه اي از يک ديوار بنام ديوار کنترل[1] که بر طبق قوانين ساختمان سازي پيش لرزه اي[2] طراحي شده بود، مورد آزمايش قرار گرفت و مکانيسم شکست برش غير شکل پذير[3] نشان داده شد. در دو طرح دیگر مقاوم سازي از FRP[4] ها به منظور  افزايش قدرت و شکل پذيري ديوار استفاده شد. نتايج بدست آمده نشان داده است که طرح هاي اجراء شده مقاوم سازي در جلوگيري از شکست برشی و افزايش قدرت ديوار کاملا موفق بوده اند. براي بررسي، آناليز غير خطي اجزاء محدود[5] ديوارهاي آزمايشي با استفاده از Solid65، كه يك المان حجمي هشت گره‌اي است براي مدلسازي بتن استفاده گردید. المان حجمي لايه‌اي، Solid46، جهت مدلسازي FRP استفاده شده است. Solid46، يك مدل لايه‌اي از حجم سازه‌اي هشت گره‌اي جهت مدل كردن پوسته يا حجم لايه لايه مي‌باشد. بارهاي شکست پيش بيني شده و حتي توزيعات منوط به برش و کرنش با نتايج آزمايشي بدست آمده تطابق دارند. در اين تحقيق، مدل تحليلي ديگري مبتني بر تئوري ميدان فشار[6] و نيز مدلي ديگر براي مقاوم سازي ديوارهاي بتني مسلح با استفاده از FRP ها ارائه شده اند. از مدل تحليلي نيز براي آناليز دقيق انواع ديوارهائي که با استفاده از FRP مقاوم سازسی شده بودند، استفاده شده است و مشخص شد که  اين مدل در پيش بيني جابجائي، بار نهائي و حالت يا نوع شکست موفق بوده است. در پايان، بررسي پارامتري هم به منظور براورد اثر و پيامد پارامترهاي مختلف روي کارآئي طرح و پروژه مقاوم سازي اجراء شد.

انگيزه و هدف

تجارب بدست آمده ازگذشته نشان داده است که ديوارهاي بتني مسلح مقاوم سازي شده در برابر بارهاي جانبي موثر و کارآمد مي باشند. اما در برخي از موارد، اين ديوارها ممکن است با آسيب ها و خطرات جدي يا جزئي در طي حادثه اي چون زمين لرزه روبرو شوند، همچنانکه در بر بررسي هاي محققيني چون فينتل[1](1995)، اردريک[2] و همکارانش (2003)، ساتچيوگلو[3] و همکارانش (2001)، سزن[4] و همکارانش (2003) و برزو[5](2004) گزارش شد. تصاوير 1-1 تا 6-1 شکست هاي برشی را در 3 زمين لرزه هاي اخير نشان مي دهند. اين نوع از شکست در ديوارهاي خمشي بلند و متوسط مشترک است و آنها توسط ترک هاي مايل[6] 45 درجه مشخص شده اند. ديوارهاي بتني بلند در حالتهای شکست و ياگسيختگي، نياز به مقاوم سازي و نوسازي دارند. مقاوم سازي ديوار ممکن است به منظور حفظ نيروها باشد. نوسازي به معناي تعمير يک ديوار آسيب ديده در اثر زلزله تا بازگرداندن قدرت و مقاومت اصلي يا سختي است. استفاده از کامپوزيت هاي FRP در تعمير و نوسازي سازه ها به عنوان يک تکنيک جديد شناخته شده است. اين نوع از مواد به لحاظ نسبت زياد مقاومت به نسبت وزني مشخص شده اند. استفاده از اين نوع مواد، خصوصا در نو سازي و مقاوم سازي بناها و به ويژه در صنعت ساختمان سازي، نقش مهمي را ايفاء ميکنند. در اين برنامه تحلیلی، مقاوم سازی ديوارهاي سازه اي در مقابل بارهاي جانبي لرزه اي، با استفاده از کامپوزيت هاي FRP، مورد بررسي واقع شده است.

2-1- فصل بندي پايان نامه

اين پايان نامه مشتمل بر 8 فصل است. فصل 1 شامل مقدمه اي است که اهداف و حيطه بررسي را در بر ميگيرد. فصل 2، بررسي کلي از تحقيقات آزمايشي در خصوص بهسازی ديوارها، بررسي تحليلي مدل سازي ديوارها و روش هاي طراحي ديوارهاي سازه اي را ارائه ميدهد. فصل 3، جزئيات منوط به برنامه آزمايشي، تنظيم و ساختار آزمايش، طراحي و ساخت  انواع نمونه هاي ديوار را نشان ميدهد. فصل4 برنامۀ آزمایشی و مدل سازی و طراحی نمونه ها می باشد فصل 5 نتايج برنامه آزمايشي را رائه ميدهد و شامل بحث و مقايسه است. فصل 6 مدل مرتبط به اجزاء محدود را توضيح ميدهد که از آن براي آناليز نمونه ها استفاده شده است. فصل 7 مدل تحليلي را توصيف ميکند که از آن براي آناليز نمونه ها و برخي از نمونه هاي آزمايشي[7] استفاده شده است. فصل 8 خلاصه اي از تحقيق، نتايج اصلي و نکاتي را در خصوص بررسي هاي آينده ارائه ميدهد.

 

1-2- ديوارهاي سازه اي

در بخش زير، تعريفي از ديوارهاي سازه اي بتني مسلح، انواع مختلف آنها، رفتار آنها، حالت هاي شکستگي و گسيختگي ، بارها، تحقيقات تحليلي و  آزمايش های اجراء شده در خصوص ديوارهاي سازه اي و نيز تعمیر و مقاوم سازي آنها ارائه شده است.

1-1-2- تعاريف

ديوارهاي بتنی به عنوان ديافراگم هاي عمودي مي باشند که از آنها اساساً برای مقاوم سازي در مقابل بارهاي جانبي در سازه استفاده ميشود.

2-1-2- انواع ديوارهاي سازه اي

ديوارهاي سازه اي بنا بر نسبت نماء[9] ديوار (نسبت ارتفاع به طول) به دو گروه طبقه بندي مي شوند.

1- ديوارهاي بلند[10]

اين نوع از ديوارها توسط نسبت زياد ارتفاع به طول مشخص شده ا ند. در اين نوع از ديوارها جزء اصلي تغيير شکل، تغيير شکل خمشي است، اما بايد گفت که تغيير شکل برش در مقايسه با آن کم است.اين نوع از ديوارها در ساختمان هائي با اندازه بلند و متوسط استفاده ميشود. Bachmann  در سال 1999 برنامه تحقيقاتي جامعي را در خصوص سيستم  هاي ديوار سازه اي بلند اجراء کرد. او آزمايشات چرخه اي، ديناميکي و شبه ديناميکي را بر روي نمونه هائي از ديوارها (ديوارهائي در مقياس بزرگ) اجراء کرد و حالت هاي مختلف شکست و گسيختگي را گزارش کرد و در نهايت به مقايسه نتايج آزمايشات مختلف پرداخت.

2- ديوارهاي کوتاه[11]

اين نوع از ديوارها توسط نسبت کم ارتفاع به طول مشخص شده اند. تغيير شکل برش، درصد زيادي از تغيير شکل را منجر ميشود. در اين نوع از ديوارها، روي دادن شکست خمشي غير محتمل است. اين نوع از ديوارهاي در بناهائي چون مدارس، مراکز خريد و … کاربرد دارند. لازم به ذکر است که در اين ساختمان ها از ديوارهاي بتني مسلح به منظور مقاوم سازي در مقابل بارهاي جانبي استفاده ميشود. چنين ديوارهائي در رآکتورهاي هسته اي هم کاربرد دارند. Doostadr در سال 1994 به بررسي مشخصات منوط به تغيير شکل غير قابل ارتجاع و نيز مقاومت و  يا قدرت ديوارهاي ذکر شده پرداخت. او حتي آزمايشاتي را بر روي ديوارهائي با نسبت نماء 75/0 و 1/0 اجراء کرد. اجزاء تغيير شکل منوط بر برش و خمشي مي باشند که به طور برابر در چنين ديوارهائي لحاظ شده ا ند و تقريبا 80 درصد تغيير شکل کلي را تشکيل داده اند. آزمايش Palermo در سال 1998 در خصوص ديوارهاي بالدار کوتاه[12] تحت بارگذاري چرخه اي استاتيک بود که با انجام اين آزمايش، بدين نتيجه رسيد که اين ديوارها منحني هاي هيسترزيس[13] را با پخش انرژي کم، در مقايسه با ديوارهاي برشي بلند، توليد مي کنند. خط تقسيم بين دو نوع ديوارها چندان بارز و مبرهن  نيست.

3-1-2- بارها

ديوارهاي بتنی مسلح به سه نوع از بارها بنام بارهاي جانبي در صفحه[14]، بارهاي عمودي[15] و بارهاي خارج از صفحه[16] ارجاع داده شده اند.

1- بارهاي جانبي در صفحه

اساسا دليل روي دادن چنين بارهائي اثرات و پيامدهاي باد يا زلزله است. مقاوم سازي اين بارها، نقش و موضوع اصلي ديوارهاي سازه اي است. بر خلاف بارهاي گرانشي، اين بارها به لحاظ بزرگي و مسير (جهت) فرق مي کنند و مساله بايد در آناليز و نيز طراحي لحاظ شوند. بخش زيادي از تحقيقاتي که منوط به ديوارهاي سازه اي به بررسي اين نوع از بارها اختصاص يافته است.

2- بارهاي عمودي

اگرچه مقاوم سازي بارهاي جانبي نقش اصلي در  ديوارهابتنی را دارند،اما در کنارآن بارهاي ثقل يا گرانش عمودي مي باشند. اين بار روي رفتار ديوارهاي سازه اي بلند اثر مي گذارد و بايد در هر بررسي که مرتبط به آناليز و طراحي ديوارها است، لحاظ شود. بار محوري، مقاومت را نسبت به شکست برشی باافزايش نيروي اصطکاک به  موازات صفحه شکست افزايش مي دهد و حتي باعث افزايش مقاومت خمشي بتن مسلح و نيز کاهش قدرت برش ميشود، که بنا بر نظريه Taghdi و همکارانش[17] در سال 2000، احتمال شکست يا گسيختگي ناشي از فشار قطري را افزايش ميدهد. علاوه بر اين، بار محوري، شکل پذيري خميدگي يا انحناء[18] را افزايش مي دهد.

3- بارهاي خارج از صفحه

ديوارها در مقاوم سازي بارهاي خارج از صفحه کارآمد و موثر نمي باشند. اکثريت محققان مقاومت ديوارها را نسبت به این بارها ناديده مي گيرند. اما، برخي از تحقيقات در خصوص رفتار خارج از صفحه ديوارهاي پايه يا ستون پل[19] انجام شده اند، زيرا تجارب بدست آمده از زلزله هاي گذشته نشان داده است که اين مسير مي تواند براي ديوارهاي پل بحراني باشد .Abu Shadi. و همکارانش[20] در سال 2000 مدل تحليلي را به منظور توصيف رفتار ديوارها توسعه دادند و به مقايسه نتايج اين مدل با 7 نمونه هاي ديگر ديوارهائي پرداختند (اين ديوارها در مقياس 2/1 بوده و تحت بارهاي چرخهاي آزمايش شده بودند) و در نهايت به نتایج خوبي دست يافتند.

4-1-2- حالت هاي شکست و گسيختگي

به منظور مقاوم سازی دیوارهای سازه ای، باید انواع مختلف شکست ها را پیش بینی کرد و از آنها جلوگیری به عمل آورد. چندین نوع از حالتهای مختلف شکست وجود دارند که ما در زیر به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد.

1- شکست خمشی

اساساً این نوع از شکست در دیوارهای بلند رخ میدهد. در دیوارهای سازه ای که به خوبی طراحی شده اند، در ابتدا فولاد جهت کششی[21]، در بخش بیشترین گشتاور، دیده میشود و سپس بتن جهت فشار و فشردگی[22] خرد میشود. اما خرد شد بتن در دیوارهائی با طرح دفاعی رخ می دهد. در نهایت ممکن است شکست فولاد کششی یا فولاد فشار رخ دهد. تحت بارگذاری مداوم، فولاد فشاری ممکن است کج شود یا تاب بردارد. نمونه هائی از بررسی های انجام شده  که دال بر این نوع از شکست می باشند شامل بررسی های Lefas و همکارانش[23] در سال 1990 و Iso و همکارانش[24] در سال 2000 است.

تعداد صفحه :140

قیمت : 14700تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@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.

--  --