انتخاب صفحه

مقدمه

مواد مرکب موادی هستند که ازچندین ماده درکنار یکدیگر تشکیل میشوند وهرکدام ازآنها وظیفه جداگانه ای راایفا میکنند.مواد مرکب پلیمریFRP ها ازجمله مواد مهندسی وساختمانی جدیدی هستند که درتوسعه وکاربرد آنها متخصصان فراوانی ازرشته های مختلف مانند:متالوژی،سرامیک،پلیمر،علوم مهندسی مواد،شیمی،مهندسی شیمی،مکانیک جامدات،مکانیک شکست مواد وغیره سهم بسزایی داشته اند.

مقاوم سازی یا بهنگام سازی سازه های بتنی موجود جهت تحمل بارهای طراحی بزرگتر بوده وازپیشرفت خسارت های وارده جلوگیری میکند ویاشکل پذیری رابااستفاده ازمصالح تجاری وتکنیک های ساخت های که به صورت سنتی انجام شده است راافزایش میدهد.صفحات فولادی پیوسته خارجی،ژاکت های بتنی با فولادی،وچسباندن همراه باکشش(روی وجه خارجی)فقط بعضی ازتکنیک های سنتی بسیار موجود،می باشد.مصالح کامپوزیت ازالیاف آغشته به رزین پلیمری ساخته میشود،همچنین به عنوان الیاف پلیمری مسلح (FRP) شناخته شده،وبه عنوان یک چاره(پیشنهاد) برای جایگزینی تکنیک ها ومصالح سنتی در نظر گرفته شده.

یک سیستمFRP شامل الیاف ورزین هایی که برای ساختن لایه های کامپوزیت استفاده میشود ونقش رزین ها،پیوند میان لایه های کامپوزیت وسطح بتن می باشد،همچنین روکش ها برای حفاظت ازمصالح سازنده ومنحصرا برای پوشش مناسب،قسمت هایی ازسیستمFRP که نمای خوبی ندارند استفاده میشود.مصالحFRP سبک وزن وغیره خورنده می باشند ومقاومت کششی بالایی نیز دارند،به علاوه ،این مصالح قابلیت استفاده دراشکال مختلف رانیز دارا می باشند.علاقه روبه افزایش به سیستم های FRP برای مقاوم سازی وبهنگام سازه سازه ها میتواند ناشی ازعوامل بسیاری باشد.اگرچه الیاف ورزین هایی که دراین سیستم ها(سیستمFRP) استفاده میشوند نسبت به مصالح مقاوم سازی سنتی(قدیمی)مثل بتن وفولاد،گران می باشد ولی هزینه های مربوط به کارگر و تجهیزات برای نصب این سیستم ها اغلب کمتر خواهدشد.سیستم های FRP همچنین اغلب میتوانند استفاده بشوند درمکان هایی که دسترسی به آنها محدود می باشد وباروش های سنتی درانجام واجراء آن بامشکل روبرو خواهیم شد.برای مثال یک دال پوشیده شده بالوله وکانال.

4

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

فصل اول:کلیات

1-1-تاریخچه استفاده ازمواد مرکب پلیمری

با بسط وتوسعه شیمی آلی درسال1847،برزیلوس شیمیدان سوئدی اولین رزین ها راتهیه نمود ودرسال 1909 توسط کبالت رزینی دیگر ساخته شد.درسال1930 دانشمندان به فکر استفاده ازمواد تقویت کننده افتاده ومفهوم جدید موادمرکب راپایه گذاری کردند.درسال1942 پلی استر تقویت شده باالیاف شیشه،1946 موادمرکب رزین اپوکسی،1964 پلاستیک های تقویت شده باالیاف کربن وشیشه ودرسال 1975 موادمرکب ازالیاف آرامید-گرافیت ساخته شده است.درحال حاضر نیزعلاوه برپیشرفت های جدید وساخت موادمرکب متنوع،این موادکاربردهای وسیعی در صنعت پیدا نموده وتدریجا جایگزین مواد قدیمی شده اند.

1-1-تاریخچه استفاده ازمواد مرکب پلیمری   17

1-2-عوامل اصلی موثر درخواص فیزیکی کامپوزیت هایFRPا     18

1-3-انواع الیاف     18

1-3-1-الیاف شیشه   20

1-3-2-الیاف کربن   24

1-3-3-الیاف آرامید     26

1-4-ماتریس های مورداستفاده درمواد مرکب     30

4

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

رفتار تنش-کرنش الیاف آرامید درحالت های کششی وفشاری

رفتار تنش-کرنش الیاف آرامید درحالت های کششی وفشاری

فصل دوم:مطالعه عددی درعملکرد مقاوم سازی وبهنگام سازی باالیاف پلیمری مسلح اسپری(SFRP)

نتایج آزمایشات اخیر فواید زیادی رادرشیوه جدید استفاده ازکامپوزیت ها بصورت اسپری(افشانه ای)،برای مقاوم سازی سازه ها نشان داده است.،نتایج نشان دادند که SFRP ها قادر به افزایش ظرفیت بار،شکل پذیری وظرفیت جذب انرژی درسازه های بتنی بوده اند وهمچنین تاثیر بسزایی درمقاوم سازی وترمیم سازه های بتنی آسیب دیده داشته اند.دراینجا نتایج مطالعات عددی انجام شده برروی تیرهای بتن مسلح آسیب دیده وروسازه پل های اندود شده باSFRP هارا برای ارزیابی عملکرد مقاوم سازیSFRP ها ارائه می نمائیم وباانجام یک مدل مشخصه آسیب دیده دربرنامه اجزاء محدود توسط کامپیوتر عملکرد سازه های بتنی مقاوم شده باSFRP ها را تحت بار بهره برداری ارزیابی می نمائیم.

2-1-مدل کامپیوتری   39

2-1-1-پیشرفت خسارت مدل مشخصه   39

2-1-2-انجام تحلیل اجزاء محدود   40

2-2-شبیه سازی عملکرد تیرهای بتن مسلح باSFRPا   40

2-2-1-شبیه سازی عددی ومقایسه عددی     41

2-2-2-مطالعه پارامتریک یک پارامترهایuncleationا   48

2-2-3-مطالعه حساسیت مش بندی   50

2-3-شبیه سازی عملکرد روسازه پل های مقاوم شده باSFRPا     52

2-4-نتیجه گیری       57

منحنی های تنش-کرنش برخی ازالیاف های تقویت کننده

منحنی های تنش-کرنش برخی ازالیاف های تقویت کننده

فصل سوم:رهنمودهای طراحی تیرهای بتنی مسلح بااستفاده ازکامپوزیت های FRP(برطبق ACI440R-96)

3-1-فلسفه اساسی طراحی

برای تحلیل خمشی،اصول اسای شامل تعادل درقطع عرضی می باشد،سازگاری کرنش ها،به طور نمونه استفاده مقاطع صفحه ای باقیمانده درصفحه دیگر ورفتار مواد تشکیل دهنده می باشد.برای بتن،مدل رفتاری مواد تشکیل دهنده جهت تقریبی زدن توزیع تنش بتن درالات استحکام بااستفاده ازبلوک تنشی مستطیل وبتنی(whitney) می باشد.درتقویت کننده های FRP،تنش های خطی درمقابل روابط کرنش های شکست باید مورد استفاده قرار گیرد.این مدل ها برای اعضایی که تقویت کننده های FRP آنها در کشش هستند خیلی خوب کار میکند.تحقیقات زیادی جهت استفاده ازFRP درنواحی فشاری لازم است،بدلیل احتمال کمانش فیبرای انفرادی همانند آرماتورها مسلح.

فلسفه تقویت اعضای بتنی مسلح باورق های FRP خارجی عموما دارای فرضیات یکسانی می باشد.به دلیل وجود داشتن برش بین صفحه ای میان ورق وبتن درانتهای آخر صفحات باید هنگام اتصال ورق ها دقت بسیار زیادی صورت گیرد.درمورد تقویب برشی با FRP به دلیل تحقیقات کم،توصیه های طراحی خاصی موجود نمی باشد.اما شایان ذکراست که باداشتن مدول الاستیسیته کمتر تقویت کننده های برشیFRP نسبت به آرماتورهای برشی فولادی،ترک های برشی گسترده تر میشود.کاهش درظرفیت برشی زمانیکه سهم بتن کاهش یابد،مورد انتظار خواهدبود.استفاده ازمصالحFRP به عنوان یک تقویت برای تیرهای بتنی احتیاج به ایجاد روش های طراحی دارد که ایمنی مناسبی برای جلوگیری ازشکست های فاجعه آمیز بوجود آورد.باتقویت های فولادی یک تراز ایمنی مطمئن بامشخص کردن یک مقاومت خمشی مقطعی که حداقل25درصد کمتر ازمقاومت خمشی بالانس باشد،فراهم میشود.(Pactual<0/5Pbal)که این عمل جاری شدن فولاد راقبل ازخرد شدن بتن تامین می نماید.به موجب آن شکست شکل پذیر تامین میشود.درنتیجه قادربودن تیرگسیخته شده درجذب مقدار زیادی ازانرژی بوسیله کرنش پلاستیک آرماتور فولادی می باشد.مصالحFRP دارای رفتار شکست خطی وارتجاعی درنقاطی که گسیختگی ترد رخ میدهد می باشند.به عنوان نتیجه،شکست چه بصورت برشی،فشاری-خمشی یافشاری-کششی اجتناب ناپذیر،ناگهانی و ترد میباشد.شاید احتیاج به ضرایب کاهش ظرفیت خمشی پایین تری برای سازگاری بیشتر کاربردهای ویژه ورق های باموادFRP باشد.

3-1-فلسفه اساسی طراحی     60

3-2-شکل پذیری 61

3-3-رفتار وخصوصیات مواد تشکیل دهنده   62

3-4-طراحی اعضا تقویت شده ومتصل به FRPا       63

3-4-1-رفتارخمشی   63

3-4-2-ترک خمشی   64

3-4-3-تغییرشکل ها       65

3-4-طول مهاری           54

3-4-5-طول انتقال       66

3-5-تقویت غیرچسبنده   66

3-5-1-مقاومت خمشی   67

3-5-2-تغییر شکل ها     67

3-6-تقویت خارجی باچسب   68

3-7-طراحی برشی   68

شکل3-1

شکل3-1

فصل چهارم:رفتا سازه ای المان های غیر پیش تنیده مسلح باکامپوزیت FRP(برطبق ACI 440R-96)

4-1-مقاومت تیرها ودال های تقویت شده باFRP

کاربرد گسترده ازFRP به عنوان یک تقویت برای اعضای سازه ای بتنی مستلزم:

1)درک گسترده ای ازچگونکگی فتار در ماده باهم دریک سیستم ساز است

2)تکنیک های تحلیلی که به طور مطمئنی رفتار کامپوزیتی راپیش بینی نماید.دراین باره سه خصوصیات فیزیکی مهم از موادFRP باید موردتوجه قرار گیرد:

1)مقاومت کششی بالا2)مدول الاستیسیته پایین و3)رفتار شکست ترخطی-ارتجاعی جایگزینی FRP با فولاد دریک ناحیه مبنایی برابر معمولا باخیر بالاتر وعرض ترک های بزرگتر ومقاومت خمشی بزرگتر همراه است.درنتیجه،محدودیت های خیز یک پارامتر مهم درملاحظات طراحی خواهدبود.این رفتار به دلیل مقاومت کششی بالاتر وپایین تر بودن مدو الاستیسیسته FRP یک قدرت انتقال خوبی فرض میشود.گسیختگی خمشی اعضا بتنی مسلح باموادFRP موجود اخیر میتواند فقط ترد باشد.این اتفاق همچنین میتواند نتیجه خردشدگی بتن باگسیختگی کششیFRP باشد.این رفتار با رفتار تیرهای بتنی مسلح با آرماتورها فولادی متفاوت می باشد.علاوه براین ظرفیت برشی همچنین باافزایش عرض ترک به طور مشخصی کاهش یافته واندازه بلوک های تنشی گسترده راکاهش می دهد.

4-1-مقاومت تیرها ودال های تقویت شده باFRPا       71

4-1-1-مقاومت خمشی   72

4-1-2-مقاومت برشی   81

4-1-3-اتصال وطرح تقویت     83

4-2-قابلیت بهره برداری     89

4-2-1-ملاحظات خیز       89

4-2-2-عرض ترک والگوی آن 91

فصل پنجم:کاربردهای کارگاهی

موادکامپوزیتی درکاربردهای گوناگون مهندسی عمران دردوحال مسلح وپیش تنیدگی بتنی مورد استفاده قرار گرفته است.آنها به عنان المان های تقویتی،پیش تنیده وتندون ها ومیله های پیش کشیده ساخته شده اند وهمچنین جهت تقویت مصالح برای ترمیم سازه های موجود درمورد استفاده قرار میگرند.بسیاری از سازه های جدی که ازمصالحFRP بهره میگیرند در حال حاضر درجریان اداره حمل ونقل وبرجینای غربی وفلوریدا استفاده میشوند.یکی از این کاربردها مسلح کردن عرشه پل سه دهانه پیوسته 52متر بامیلگردهای FRP می باشد.این فصل کاربردهایFRP درمسلح کردن بتن رابیان میکند.پروژه ها باروش کاربردی دسته بندی میشوند چه دربتن های مسلح،پیش تنیده ومسلح کردن خارجی.

5-1-سازه های بتنی مسلح     95

5-1-1-کاربرد درآمریکای شمالی 95

5-1-2-شبکه ها مسلح برای شاتریکت     101

5-2-تقویت سازه های بتنی   103

5-2-1-کابرد درآمریکای شمالی 104

منابع ماخذ     110

فهرست منابع فارسی 110

فهرست منابع غیرفارسی 110چکیده انگلیسی     111

فهرست جدول

1-1-خواص مکانیکی مهمترین الیاف تقویت کننده وتعدادی ازمواد دیگر 19

1-2-ترکیب درصد وخواص مکانیکی انواع مختلف الیاف شیشه   23

1-3-خواص چند نمونه الیاف کربن تجاری   26

1-4-خواص الیاف آرامید     28

1-5-خواص مکانیکی وفیزیکی رزین های وینیل استر درحالت خالص 35

1-6-مقایسه رزین های ونیل استر بادرصدهای مختلف وزنی الیاف شیشه 35

2-1-مشخصات مصالح بتن،فولاد و SFRP درشبیه سازی ها       42

2-2-پارامترهای خسارت درشبیه سازی ها   42

2-3-مقایسه ماکزیمم بارتیرهاRC مابین پیش بینی مدل کامپیوتری وآزمایشات     44

2- 4-مقایسه انرژی جذب شده تیرهایRC مابین نتایج پیش بینی مدل کامپیوتری وآزمایشات 44

2-5-مقایسه نتایج بارحاصل ازپیش بینی ارائه شده توسط مدل کامپیوتری بانتایج آزمایشات     44

4-1-مشخصات میلگردهای مسلح   74

4-2-جزئیات آزمایش تیرها     78

فهرست شکلها

1-1-منحین های تنش-کرنش برخی ازالیاف های تقویت کننده 20

1-2-اثر قطر الیاف روی استحکام 21

1-3-رفتار تنش –کرنش الیاف آرامید درحالت های کششی وفشاری   29

2-1-مدل اجزا محدود تر RCا     29

2-2-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RCآسیب ندیده بدون روکش SFRPا 47

2-3-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC آسیب ندیده باروکش نازکSFRPا     47

2-4-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC آسیب ندیده باروکش ضخیمSFRPا 47

2-5-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC ترک خورده بدون روکشSFRPا           47

2-6-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC ترک خورده باروکش نازکSFRPا       48

2-7-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC ترک خورده باروکش ضخیم SFRPا         48

2-8-مقایسه منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC آسیب ندیده برای مقادیر مختلفC2ا   49

2-9- مقایسه منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC آسیب ندیده برای مقادیر مختلفا       49

2-10-اندازه های مختلف مش بندی مدل های اجزاء محدود(FE) تیرهای RCا   50

2-11-منحنی های بار-تغییرمکان تیرهای RC بااندازه های مش بندی مختلف 51

2-12-ابعاد تیرT شکل تحلیل شده   53

2-13-مدل سه بعدی تیرT شکل ومش بندی مدل اجزاء محدود درشبیه سازی   54

2-14-شکل خسارت دیده وتنش موثر ون میسز(Vonmises)ا   55

2-15-مقایسه منحنی های بار-تغییرمکان،پیش بینی مدل کامپیوتری بانتایج آزمایش 56

4-1-آزمایش تیرکلافی ISUا     88

5-1-ساختمان دانشگاه سن آنتونیو،تگزاس   96

5-2-MRI جنوب تگزاس،سن آنتونیو،تگزاس   97

5-3-ساختمان بیمارستان تگزاس   98

5-4-ساخت وجایگذاری دال های کانالی پیش ساخته،آتلانتا،جورجیا   100

5-5-شبکه فولادی مسلح ،ژاپن 102

5-6-ستون پل پیچیده شده باGFRP،کالیفرنیا 104

5-7-فشار صفحه ای:ستون های تقویت شد باGFRP ،رنو،نوادا   105

5-8-بهسازی لرزهای دیوار بنایی غیرمسلح درکالیفرنیا     107

5-9-ترمیم وتقویت دیوارهای tilt-up بتنی آسیب دیده درزمان زلزلهNorthridgeا   108

5-10-نمایی ازترمیم پلی باورق های Force Tow ،ژاپن   109



مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

قیمت45000تومان