انتخاب صفحه

 مقدمه

یکی ازمسائل مهم درسازه های بتنی حجیم مساله تولید حرارت ناشی از هیدراناسیون سیمان وتنش های حرارتی ناشی از آن وپتانسیل ترک خوردگی می باشد یکی ازانواع سازهای بتنی حجیم،سدهای بتنی می باشند.این سدها بدلیل ابعاد زیاد ومقدار زیاد سیمان درآنها می بایست ازنظر میزان حرارت تولید شده درسنین اولیه بررسی شوند.افزایش درجه حرارت باعث ایجاد ترک دربتن میشود.این نوع ترکها دربرخی ازپروژه های اجرا شده درکشور دیده شده است.لذا بررسی مسائل حرارتی واحتمال ترک خوردگی ناشی از آن و پارامترهای موثر درکاهش احتمال ترک خوردگی ضروری به نظر میرسد.درپروژه حاضر به مفاهیم اولیه سازهای دارای بتن حجیم،نحوه تولید وانتقال حرارت درآن معادلات حاکم برآن وبررسی پارامترهای مکانیکی وفیزیکی موثر برحرارت زایی در بتن های حجیم پرداخته شده است.همچنین مروری برمطالعات وراهکارهایی که برای برون رفت ازاثرات مخرب تولید حرارت در بتن حجیم ارائه شده است بطور اختصار پرداخت شده است.بدیهی است ارائه روش های جدید ونوین درمهار اثرات مخرب حرارت زایی دربتن های حجیم بدون شناخت کامل ازاین پدیده ومدنظر قرار دادن تلاش های صورت گرفته دراین زمینه امکان پذر نیست.

چکیده      1

مقدمه     2

4

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

فصل اول:تعاریف ومفاهیم اولیه

1-1-بتن حجیم

سازه بتنی حجیم به سازه ای اتلاق میشود که ابعاد آن ویاسیمان بکاررفته درطرح اختلاط بتن به اندازه ای زاید باشد که جت کنترل حرارت هیدراتاسیون سیمان وجلوگیری ازبوجود آمدن تنش های حرارتی ناخواسته وجلوگیری از ترک خوردگی باید تمهیدات مناسب درنظرگرفته شود.به طور کلی تنها ویژگی که بتن حجیم راازبتن معمولی متمایز میسازد رفتار حرارتی آن است.درسازه های بتنی حجیم حرارت تولید شده دراثر واکنش هیدراتاسیون سیمان باعث افزایش درجه حرارت قطعه بتنی میگردد.ازطرفی چون بتن دارای هدایت گرمایی پایین می باشد،بتن واقع درمرکز بتن ریزی باافزایش دمای زیادی مواجه شده وسبب ایجاد یک گرادیان حرارتی قابل توجه نسبت به سطح سازه می شود.باایجاد گرادیان حرارتی وبه علت وجود قیودخارجی وقیود داخلی تنش های حرارتی بوجود می آیند.ازجمله سازه هایی راکه میتوان درمرزهای سازه های بتنی حجیم به حساب آورد عبارتنداز انواع سدهای بتنی وزنی،غلتکی،قوسی ودوقوسی،فونداسیونهای بزرگ،دیوارهای بتنی ضخیم وتیرهای عمیق وغیره نام برد.

1-1-بتن حجیم   4

1-2-حرارت زایی بتنی حجیم     4

مقیدکردن کرنش های حجمی وایجاد کرنش های مکانیکی وتنش های حرارتی

مقیدکردن کرنش های حجمی وایجاد کرنش های مکانیکی وتنش های حرارتی

فصل دوم:آنالیز حرارتی سازه های بتنی حجیم

2-1-ایجاد پروفیل های دمایی درسازه های بتنی حجیم

عامل تولید حرارت دربتن واکنش هیدراسیون سیمان می باشد لذا تولید حرارت دربتن امری اجتناب ناپذیراست.حرارت تولید شده سبب افزایش دمای سازه بتنی وایجاد گرادیان های دمایی بین بتن ومحیط شده وانتقال حرارت در بتن رخ خواهد داد.درسازه های حجیم مقدار افزایش دما قابل توجه بوده وپروفیل های دمایی ایجاد شده دربتن وتغییرات زمانی آن تارسیدن به وضعیت تعادلی دما،سبب تغییرات حجمی دربتن انبساط وانقباض حرارتی دربخش های مختلف سازه میگردد.تنش های حرارتی ناشی از تغییرات حجمی حرارتی مقید شده میتواند باعث ایجاد ترک های حرارتی درسازه های بتنی حجیم گردد.لذا مسئله تولید وانتقال حرارت درسازه های بتنی حجیم ازاهمیت ویژه ای برخودار بوده وبررسی پروفیل های دمایی این نوع سازه ها ضروری است.دراین فصل،درابتدا معادلات حاکم بر حرارت درسازه های بتنی حجیم موردبحث قرار میگیرد وبه دنبال آن پیش بینی روند تولید حرارت ومحاسبات مربوط به نرخ تولید حرارت دربتن بررسی وسرانجام روش های مختلف حل معادلات انتقال حرارت واعمال آنها ارائه خواهدشد.

2-1-ایجاد پروفیل های دمایی درسازه های بتنی حجیم   11

2-2-معادلات حاکم برانتقال حرارت درسازه های بتنی حجیم   11

2-2-1- انتقال حرارت به طریق هدایت   12

2-2-2-انتقال حرارت به طریق جابجایی   31

2-3-مدل تولید حرارت دربتن     15

2-3-1-محاسبات نرخ تولید حرارت     18

2-4-روش های حل معادلات انتقال حرارت   19

2-4-1-روس اختلاف محدود درحل معادلات تولید وانتقال حرارت   19

2-4-1-1-روس اختلاف محدود درحل معادلات تولید وانتقال حرارت بصورت حرارت   20

2-4-1-2-معادلات اختلاف محدود درجابجایی گرما ازمرزهای بتن       23

مکانیزم ایجاد تنش های حرارتی درمقطع بتنی باتوجه به گرادیان حرارتی ایجاد شده

مکانیزم ایجاد تنش های حرارتی درمقطع بتنی باتوجه به گرادیان حرارتی ایجاد شده

فصل سوم:آنالیز سازه ای درسازه های بتنی حجیم

3-1-روش های حل دستی جهت محاسبه تنش ها وکرنش های حراتی

دراکثر روش های دستی کرنش های مقید حرارتی ناشیس از پروفایل های دمایی محاسبه میشوند وسپس بادرنظرگرفتن مدول الاستیسیته موثربتن،تنش های حرارتی تعیین میگردند.دراینجا به دوروش دستی جهت محاسبه کرنش های مقید حرارتی پرداخته میشود:

1-روش گروه مهندسین ارتش آمریکا(U.S Army Corps of Engineers)

2-روش(Emborg)،(Bernander)

3-1-روش های حل دستی جهت محاسبه تنشها وکرنش های حرارتی   28

3-2-روش گروه مهندسی ارتش آمریکا جهت محاسبه کرنش های حرارتی   28

3-1-1-1-روش گروه مهندسی ارتش آمریکا جهت محاسبه کرنش های حرارتی ناشی از گیرداری خارجی     29

3-1-1-2-روش گروه مهندسی ارتش آمریکا جهت محاسبه کرنش های حرارتی ناشی از گیرداری داخلی   32

3-1-2-روش Emborg ، Bernander جهت محاسبه کرنش ها حرارتی   34

3-1-2-1- روش Emborg ، Bernander جهت محاسبه کرنش های مقید حرارتی ناشی ازگیرداری خارجی   34

3-1-2-3- روش Emborg ، Bernander جهت محاسبه کرنشهای مقید حرارتی ناشی از گیرداری داخلی       37

3-2-خواص مکانیکی بتن   38

3-2-1-مقاومت فشاری بتن     38

3-2-2-رابطه مقاوت کششی ومقاوت فشاری بتن   40

3-2-3-رابطه مدول الاستیسیته بتن ومقاومت فشاری بتن     41

3-2-4-خزش در بتن   42

3-2-4-1-بررسی خزش روی مدل الاستیسیته بتن     43

3-2-5-انقباض بتن   45

3-2-5-1-انقباض ناشی از خشک شدن بتن     45

3-2-5-2-انقباض خودزای بتن   47

3-2-6-ضریب انبساط حرارتی بتن    47

فصل چهارم:عوامل موثر در پروفیل دمایی سازه های بتنی حجیم

4-1-ارزیابی احتمال ترک خوردگی درسازه های بتنی حجیم

جهت ارزیابی تر خوردگی به طور کلی به دو روش به کار میرود:1-روش های کرنشی 2-روش های تنشی درروش ها کرنشی جهت بررسی احتمال ترک خوردگی میتوان کرنش محساباتی راباظرفیت کرنش بتن مقایسه کرد وچنانچه کرنش محاسباتی ازظرفیت کرنش بتن مقایسه کرد وچنانچه کرنش محاسباتی ازظرفیت کرنش بتن تجاوز کند ترک ایجاد خواهد شد.درروش های تنش های کششی محاسباتی بامقاومت کششی بتن مقایسه وامکان ترک خوردگی بررسی میشود.درروش های تنشی باید اثر خزش دربتن که بصورت افت تنش Relaxation نمود پیدامیکند درنظر گرفته شود.برای این منظور راهکارهای متفاوتی ارائه شده است.بیشت روش های دستی ازروش کرنشی جهت بررسی امکان وقوع ترک استفاده میکنند و کرنش کششی محاسباتی باظرفیت کرنش بتن مقایسه وامکان وقوع ترک بررسی میشود.

4-1-ازیابی احتمال ترک خوردگی درسازه های حجیم   49

4-2-بررسی عوامل موثر درپروفایل های دمایی سدهای بتنی   49

4-2-1-مقدار سیمان     50

4-2-2-درصد پوزولان   51

4-2-3-درجه حرارت اولیه بتن 52

4-2-4-ارتفاع قطعات بتن ریزی   52

4-2-5-فاصله زمانی بین اجزای قطعات   54

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

5-2-پیشنهادات

باتوجه به گستردگی موضوع حرارت زایی بتن های حجیم واهمیت آن درساخت سازه های حجیم درکشور پیشنهاد میگردد.این موضوع ازجنبه های ذیل نیز مورد بررسی قرار گیرد:

1-حرارت زایی سازه های حجیم درمحیط های مرطوب ویاباحضور یون های سولفات باتوجه به گستردگی کاربر این سازه ها درسازه های دریایی مورد بررسی قرارگیرد.

2-برای انجام محسبات نحوه میزان تولید حرارت دربتن های حجیم ازروش های جدید دیگری مانند منطق فازی وشبکه عصبی استفاده گردد.

3-اثر روش های پیش سرمایش وپس سرمایش دربتن ریزی های حجیم بروی میزان حرارت زایی فرایند هیدراتاسیون سیمان مورد بررسی قرارگیرد.

4-مقدار ونوع بهینه مواد افزودنی درطرح اختلاط بتن های حجیم مورد بررسی قرارگیرد

5-نحوه حرارت زایی وایجاد ترک درسدهایی که باروش بتن غلتکی(RCC) ساخته میشوند مورد بررسی قرارگیرد.

5-1-نتیجه گیری 56

5-2-پیشنهادات     58

فهرست منابع فارسی       60

فهرست منابع لاتین       61

چکیده انگلیسی           63

فهرست اشکال

1-1-تغییرشکل حرارتی بتن بدون اعمال قیود خارجی   5

1-2-اعمال قید خارحی روی تغییر شکل حرارتی بتن وایجاد تنش های کششی حرارتی   6

1-3-مکانیزم ایجاد تنش های حرارتی درمقطع بتنی باتوجه به گرادیان حرارتی ایجاد شده   6

1-4-تغییرحجم آزادانه وتغییرات کرنش های حجمی به صورت خطی 7

1-5-مقیدکردن کرنش های حجمی وایجاد کرنش های مکانیکی وتنش های حرارتی   7

2-1-حجم جزئی برای تحلیل هدایت حرارتی سه بعدی درمختصات دکارتی 12

2-2-اثر انتقال حرارت به طریق جابجایی   14

2-3-نامگذاری برای حل عددی مسئله هدایت حالت ناپایدار دوبعدی 20

2-4-نامگذاری برای معادله گره باشرط مرزجابجایی   24

2-5-نامگذاری برای معادله گره باشرط مرزجابجایی درحالت یک بعدی   25

2-6-نامگذای برای معادله گره گوشه بیرونی بامرز جابجایی       26

3-1-مدل گیرداری خارجی به کاربرده شده درآنالیز تنش   29

3-2-ضریب گیداری مطابقACI207-I درمرکز بخش   30

3-3-محاسبهT درروش گروه مهندسین ارتش آمریکا   32

3-4-توزیع درجه حرارت درمقطع بتنی ونمایش محور خنثی   34

3-5-محاسبه کرنش های مقید به کمک روش آمبرگ     35

3-6- توزیع درجه حرارت ونمایش   جهت محاسبه کرنش های مقید ناشی از گیرداری داخلی توسط روش امبرگ     37

3-7-نمایش مقاومت فشاری بتن براساس نوع سیمان     39

3-8-لحاظ کردن خزش روی مدول الاستیسیته توسطByfors,Umeharaا     43

3-9-لحاظ کردن خرش روی مدول الاستیسیسته توسط مرجع     44

1-1-بتن حجیم

سازه بتنی حجیم به سازه ای اتلاق میشود که ابعاد آن ویاسیمان بکاررفته درطرح اختلاط بتن به اندازه ای زیاد باشد که جهت کنترل حرارت هیدراتاسیون سیمان وجلوگیری ازبوجود آمدن تنش های حرارتی ناخواسته وجلوگیری از ترک خوردگی باید تمهیدات مناسب درنظر گرفته شود.به طور کلی تنهای ویژگی که بتن حجیم رااز بتن معمولی متمایز می سازد رفتار حرارتی آن است.درسازه های بتنی حجیم تولید شده دراثر واکنش هیدراتاسیون سیمان باعث افزایش درجه حرارت قطعه بتنی میگردد.ازطرفی چون بتن دارای هدایت گرمایی پایینی می باشد،بتن واقع درمرکز بتن ریزی باافزایش دمای زیادی مواجه شده وسبب ایجاد یک گرادیان حرارتی قابل توجه نسبت به سطح سازه میشود.باایجاد گرادیان حرارتی وبه علت وجود قیود خارجی وقیود داخلی تنش های حرارتی بوجود می آیند.ازجمله سازه هایی راکه میتوان در زمره سازه های بتنی حجیم به حساب آورد عبارتنداز انواع سدهای بتنی وزنی،غلتکی،قوسی ودوقوسی،فونداسیون های بزرگ،دیوارهای بتنی ضخیم وتیره های عمیق وغیره نام برد.



مقطع کارشناسی ارشد

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


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

قیمت45000تومان