عنوان پایان‌نامه
توسعه مدل تحلیلی رفتار تنش کرنش ستونهای بتنی مربعی محصور شده با نوارهای FRP
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1389;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44590
- تاریخ دفاع
- ۳۰ اردیبهشت ۱۳۸۸
- دانشجو
- حمزه حاجیلو
- استاد راهنما
- مسعود متولی
- چکیده
- جهان امروز ما پیوسته در معرض خطرات و بلاهای طبیعی است. در این میان زلزله با توجه به مدت زمان کم وقوع و تخریب جانی و مالی بسیار، از اهمیت خاصی به ویژه در میان مهندسین عمران برخوردار است. کشور ما نیز به عنوان یک کشور زلزله¬خیز مطرح است و مشکلات ناشی از ساخت¬و¬سازهای غیرمنطبق با ضوابط و آیین¬نامه¬ها همه ساله جان هزاران تن از هموطنان عزیزمان را می¬گیرد. از این رو بحث مقاوم¬سازی در خصوص ساختمان¬های پیشین حایز اهمیت است. یکی از روش¬های عصر حاضر در این زمینه استفاده از مصالح کامپوزیت FRP می¬باشد. استفاده از کامپوزیت FRP برای تقویت ستون¬های مدور با نتایج خوبی همراه بوده¬است. دورپیچ FRP برای تقویت ستون-های مستطیلی و مربعی با مشکلات همراه بوده¬است و کارایی کمتری در مقایسه با نمونه¬های دایروی داشته¬است. با توجه به قیمت بالای مواد کامپوزیتی، باید تدابیری اندیشیده شود تا بتوان از حداکثر ظرفیت ممکن کامپوزیت FRP برای بهبود رفتار ستون مستطیلی استفاده کرد. در پی این نیاز، آزمایشات و مطالعاتی در EMPAشکل گرفت تا ایده جدید برای افزایش عملکرد دورگیر FRP شکل بگیرد. استفاده همزمان از دو تکنیک برای بهبود عملکرد ستون مربعی از ویژگی¬های این روش می¬باشد. همزمان با ایجاد دورگیری فعال با استفاده از نوارهای FRP پیش¬تنیده، اصلاح شکل مقطع هم انجام می¬پذیرد. در مطالعه حاضر، نتایج و روش آزمایش شده در EMPA مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت¬های انجام شده در این تحقیق، در سه قالب می¬گنجد. بررسی کارهای مشابه و مرتبط انجام¬شده برای اعمال دورگیری فعال، محل تحلیلی و اجزاء محدود انجام شده است. با توجه به اینکه روش ذکر¬شده تا حد زیادی ابداعی و نو می¬باشد، مطالعات و بررسی¬های مرتبط روشن و کاربردی در مقالات یافت نمی¬شد. مدل تحلیلی براساس روش گام¬به¬گام تولید منحنی رفتار تنش-کرنش محوری در نرم¬افزار MATLAB نوشته شد و بخش عمده مطالعات توسط نرم¬افزار اجزاء محدود ABAQUS انجام شد. مدل¬سازی ستون¬های دایروی و مستطیلی با دورپیچ¬های FRP و اعتبار سنجی آن¬ها با تست¬های محققین انجام شد. در ادامه اثرات نوع اتصال بین FRP و بتن بررسی شد از آنجاکه دورپیچ¬های FRP در آزمایشات EMPA از نوع بدون اصطکاک بودند، مطالعاتی در مورد انواع اتصالات رایج بین FRP و بتن انجام شد. در ادامه و با استفاده از تحلیل اثرات حرارتی، ستونی با اعمال اثرات پیش¬تنیدگی مدل شد. نمونه¬های شبیه¬سازی شده EMPA با یک سری ساده¬سازی مدل گردید. با توجه به پیچیدگی¬های نمونه¬های تست¬شده مدل¬سازی کاملاً مشابه آنها امکان¬پذیر نبود. یک مدل هندسی برای برآورد اثرات تعبیه تیوب¬ها روی گونه¬های ستون ارائه شده است. در این مدل براساس پارامترهای مؤثر دورگیری، توزیع واقعی¬تری از تنش¬های دورگیری انجام می¬شود.
- Abstract
- Earthquakes have repeatedly demonstrated the high vulnerability of older reinforced concrete columns due to an inadequate transverse reinforcement. Recently, the use of fibre reinforced polymers (FRP) to confine the columns and thus increase their strength and, more important, their deformation capacity, has become more and more popular. Whereas for circular columns this retrofit method is very efficient, for rectangular columns, however, the use of FRP wraps is much less effective due to the fact that the section can be only partly confined. In order to increase the effectively confined area of rectangular columns, a new idea has been developed at the EMPA by pre-stressing the FRP wraps using tubes, which are situated between the column surface and the FRP wrap. These tubes are filled with mortar after the application of the FRP wrap, thus expanding and pre-stressing the FRP wraps leading to a more effectively confined section. The topic of this project is to develop an analytical model, which describes the stress-strain behaviour of rectangular reinforced concrete columns confined with pre-stressed FRP wraps under compressive loading and additional study in direction of improving the efficiency of FRP confinement around of non-circular columns.
