عنوان پایان‌نامه
مطالعه روش مقاوم سازی خمشی با استفاده از آلیاژهای حافظه داری شکلی نصب شده در نزدیک سطح
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2197;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73124
- تاریخ دفاع
- ۲۲ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- سحر ابوعلی
- استاد راهنما
- مهدی قاسمیه, مسعود متولی
- چکیده
- تقویت سازه‌های بتن¬آرمه به روش نصب نزدیک سطح (NSM) امروزه به عنوان جایگزین چسباندن مصالح مقاوم¬سازی در سطح سازه ، بسیار مقبولیت یافته است. مبنای این روش جایگذاری مصالح مقاوم¬سازی در شیارهایی در سطح کششی عضو می‌باشد که در صورت پیش‌تنیدگی المان‌های مقاوم‌سازی، ظرفیت باربری در محدوده خدمت¬پذیری بهبود یافته و از حداکثر ظرفیت مصالح بهره گرفته می¬شود. آلیاژهای حافظه‌دار شکلی بر پایه آهن (Fe-SMA) که به دلیل خاصیت حافظه شکلی و قیمت مناسب، در سالیان اخیر نظر محققان را به خود جلب کرده‌اند، می‌توانند در روش NSM استفاده شوند. مزیت آن¬ها نسبت به مصالح مسلح شده با الیاف (FRP) و فولاد، سهولت در اعمال پیش‌تنیدگی می‌باشد. هدف از این تحقیق، بررسی عملکرد خمشی تیرهای بتن¬آرمه تقویت شده به روش NSM توسط نوارهای Fe-SMA با مدل‌سازی¬های تحلیلی و عددی است. با وجود محدود بودن مطالعات آزمایشگاهی در این زمینه سعی شده است که پس از مدل¬سازی، نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شود. مدل¬سازی تحلیلی بر مبنای روش تحلیل سطح مقطع و با استفاده از نرم‌افزار محاسباتی Wolfarm Mathematica صورت گرفته است. برای بررسی عددی رفتار تیرهای مقاوم‌سازی شده، با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود Abaqus، مدل سه¬بعدی تیرهای مورد نظر با همه جزئیات ساخته و تحلیل شده است. در این رویکرد، توانایی نرم¬افزار Abaqus در مدل¬سازی غیرخطی بتن به کمک مدل بتن پلاستیک آسیب‌دیده (CDP) و ویژگی¬های این مدل نیز بررسی شده است. مدل تحلیلی و مدل¬¬سازی¬های اجزاء محدود تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. نتایج مدل¬سازی¬ها بیانگر افزایش چشمگیر ظرفیت خمشی و سختی تیر می¬باشد. در صورت پیش‌تنیدگی، بار ترک‌خوردگی افزایش، تعداد ترک¬ها و خیز تیر کاهش می¬یابد. هم¬چنین تیر تقویت شده با CFRP با سختی یکسان مدل¬سازی و تحلیل شده و با تیر تقویت شده توسط Fe-SMA مقایسه شده است. در انتها اثر متغیرهای مختلف شامل درصد میلگردهای فولادی کششی و مساحت نوارهای Fe-SMA مقطع، سطح پیش¬تنیدگی، طول نوارهای مقاوم¬سازی و مشخصات مکانیکی بتن بر عملکرد تیر بررسی شده است.
- Abstract
- Near surface mounted strengthening technique to retrofit reinforced concrete members is becoming more attractive to both researchers and designers in recent years as a promising alternative to externally bonded reinforcement. NSM involves strips or bars that are glued into pre-cut groove in the concrete cover at the tension side. Applying prestressing with the NSM technique enhances load carrying capacity at service and causes better utilization of the strengthening material potentialities. Iron-based shape memory alloys (Fe-SMAs) which have attracted much attention in the research community and practice due to their low cost can be used as NSM reinforcements. The NSM-Fe-SMAs can more easily be prestressed than NSM-FRP because prestressing of SMAs does not require any mechanical jacks and anchor heads. In this research, flexural behavior of RC beams strengthened and prestressed with NSM-Fe-SMA strips is investigated numerically and analytically and the predicted results are compared to experimental ones. Analytical investigations have been carried out based on cross-section analysis approaches in Wolfarm Mathematica software. In the numerical assessment, a comprehensive 3D nonlinear finite element analysis of RC beams strengthened with prestressed NSM-Fe-SMA strips is conducted using Abaqus FEA software. Comparison between the results from the analytical and FE models and test results confirmed accuracy of the proposed models. The results showed that the cracking loads and the mid-span deflections of prestressed beams compared to other beams were respectively higher and lower. Significant increase in flexural capacity was achieved in NSM-Fe-SMA strengthened beams compared to the reference beam. Also the NSM-CFRP strengthened RC beam was modeled for comparison. The results showed that NSM-CFRP strengthened beam have higher failure load, however the NSM-Fe-SMA strengthened beam exhibits superior ductility and energy absorption. Furthermore, the effects of different parameters including internal steel reinforcement ratio, Fe-SMA strips area, prestressing level, bonded length of strips and concrete properties on the flexural behavior of NSM-Fe-SMA strengthened RC beams are investigated.
