عنوان پایان‌نامه
بررسی آزمایشگاهی و شبیه سازی رفتار پانل‌های بتن الیافی توانمند در برابر ضربه
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1099;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37834
- تاریخ دفاع
- ۱۵ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- یعقوب فرنام
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده, سهیل محمدی توچائی
- چکیده
- امروزه در جهان بتن های الیافی (FRC) به طور گسترده ای در صنعت ساختمان برای بهبود خواص دینامیکی سازه های بتنی با اهداف مقاوم سازی و نظامی مورد استفاده قرار می گیرند. افزودن الیاف به بتن سبب افزایش طاقت، انعطاف پذیری، مقاومت خمشی و کششی بتن در برابر بارهای ضربه ای و دینامیکی و کاهش پدیده های قلوه کن شدن بتن و انتشار ترک می شود. بتن الیافی توانمند (High Performance Fiber Reinforced Cement Based Composite-HPFRC) نوعی بتن توانمند با مقاومت خیلی زیاد و همراه با الیاف جهت دار می باشد. مطالعات اخیر نشان داده است که HPFRC نسبت به انواع دیگر بتن، مقاومت بیشتری در برابر بارهای ضربه ای و دینامیکی دارد. این امر سبب شده است تا HPFRC به عنوان یک ماده مقاوم برای ساخت سازه های استراتژیک به طور قابل ملاحظه ای مورد توجه محققین قرار گیرد. در این پایان نامه به منظور بررسی رفتار ضربه ای این نوع بتن، قطعات HPFRC با ابعاد 23×300×300 میلیمتر تحت ضربه یک پرتابه استوانه ای شکل با قطر50 میلیمتر و ارتفاع550 میلیمتر قرار می گیرند. وزن این پرتابه 5/8 کیلوگرم و سرعت آن در لحظه برخورد m/s 23/4 می باشد. این پرتابه به صورت متناوب از ارتفاع یک متری رها شده و این عمل تا زمان شکست نهایی ادامه پیدا می کند. در این تحقیق از سه تکیه گاه ساده، گیردار و بستر نیمه ارتجاعی استفاده شده است و نتایج با هم مقایسه شده اند. در ادامه به منظور ارائه یک مدل کارا و مناسب برای بخش مدلسازی، آزمایشهای مکانیکی برای تعیین مشخصات HPFRC، شامل آزمایشهای مقاومت فشاری، کششی مستقیم و سه محوری انجام شده است. همچنین در این جستار علاوه بر مطالعات آزمایشگاهی، آزمایشهای ضربه ای توسط نرم افزار اجزای محدود LS-DYNA و با استفاده از مدل ماده Soil-Concrete شبیه سازی شده است و الگوی ترک های بدست آمده در قطعات HPFRC، تعداد ضربات وارده و همچنین عمق نفوذ پیش بینی شده توسط نرم افزار با نتایج آرمایشگاهی مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده مطابقت مناسبی با نتایج حاصله از مطالعات آزمایشگاهی دارند.
- Abstract
- " Experimental and Numerical Study of Impact Behavior of High Performance Fiber Reinforced Cement Based Composite Panels" By: Yaghoob Farnam Supervisor: Dr. Mohammad Shekarchizadeh & Dr. Soheil Mohammadi Field: Hydraulic structures Date: 3 February 2008 Abstract of MSc thesis Fiber reinforced concrete (FRC) has been used in several structural applications in order to enhance the structural resistance/performance under dynamic loadings and to reduce cracking and spalling phenomena by increasing the concrete toughness, ductility, and tensile and flexural strengths. High-Performance Fiber-reinforced Cement based Composite (HPFRC) is a high strength FRC with enhanced high performance characteristics. Recent studies have shown that HPFRC has higher impact resistance than other concretes. Therefore, it has been widely considered as a promising material for construction of important and strategic structures. In this research in order to investigate the impact behavior, HPFRC panels of 300×300×23mm dimensions are experimentally subjected to low velocity impacts (4.23 m/s) by an 8.5 kg cylindrical steel projectile; 50 mm diameter and 550 mm height, which drops from a one meter height periodically until failure occurs. Panels are constrained in three rigid, simple and soil bed conditions. In addition, mechanical properties of HPFRC, which are essential for HPFRC simulations, are also evaluated. In recent studies, numerical models have been widely used to simulate the behavior of concrete under impact loading in order to reduce the cost and time of experimental investigations, to clarify the design approach and to predict its behavior in other conditions (such as different velocities, dimensions, constraints, etc). Here, the impact test is also studied numerically using the soil-concrete model of the LS-DYNA finite element software. Observed crack patterns on both sides of the HPFRC panels, the number of strikes and the depth of penetration, predicted by numerical simulation, are in good agreement with the experimental result.
