عنوان پایان‌نامه
بررسی آزمایشگاهی و تئوریک رفتارتیرهای بتنی دارای خاموت مقاوم سازی شده در برش توسط FRP
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1277;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42279
- تاریخ دفاع
- ۲۸ مرداد ۱۳۸۸
- دانشجو
- پیمان مقیمی اسگویی
- استاد راهنما
- عبدالله حسینی
- چکیده
- عوامل مختلفی می‌تواند موجب ضعف یک سازه بتنی گردد مانند تأثیر عوامل محیطی، عدم طراحی مناسب، تغییر ضوابط آئین‌نامه‌ها. در این میان ضعف در برش از آسیب‌های جدی یک سازه به شمار می‌رود چراکه خرابی برشی در یک عضو بتن‌آرمه عمدتاً ترد است و باید از آن اجتناب کرد. کاربرد پلی‌مرهای مسلح به الیاف (FRP) به عنوان یکی از روش‌های مقاوم‌سازی رو به افزایش است. ویژگی‌های این روش از جمله آنهایی که مربوط به FRP هستند مانند نسبت بالای مقاومت به وزن، مقاومت بالا در برابر خوردگی و نصب آسان نظر مهندسان را جلب کرده‌است. مطالعات انجام شده روی مقاوم‌سازی تیرهای بتنی در برش توسط FRP ما را به سمت اولین روابط طراحی سوق داد؛ روابطی که خیلی زود ضعف‌های خود را به دلیل فرضیات ساده کننده و دربر نگرفتن تأثیر برخی پارامترها نشان داد. یکی از این پارامترهای تأثیرگذار آرماتورهای برش تیر بودند. آزمایش‌های انجام شده روی تیرهای داری آرماتورهای برشی که با FRP مقاوم‌سازی برشی شده‌اند نتایجی ارائه کرد که به هیچ وجه با پیش‌بینی این روابط همخوانی نداشت. در این پایان‌نامه، مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی روی تیرهای دارای آرماتورهای برشی و مقاوم‌سازی شده در برش انجام شده‌است. چهار تست روی تیرهای بتنی تی-شکل به طول 4/2 متر و با مقادیر مختلف آرماتورهای برشی انجام شد و نتایج آنها با پیش‌بینی آئین‌نامه‌ها و مراجع موجود طراحی مانند ACI و fib مقایسه شد. مشاهده شد که تغییر در پارامترهای مربوط به آرماتورهای برشی بر ظرفیت برشی اضافه شده به تیر به واسطه FRP تأثیرگذار است. این تأثیر در مراجع طراحی ذکر شده دیده نمی‌شود و پیش‌بینی آنها برای برش اضافه شده به تیر در اثر مقاوم‌سازی به میزان قابل توجهی در خلاف جهت اطمینان است. در ادامه یک روش تحلیلی بر پایه تئوری میدان فشاری اصلاح شده (MCFT) جهت پیش‌بینی رفتار این گونه تیرها ارائه شد. روش MCFT در کنار روش خرپا، یکی از تئوری‌های پیش بینی ظرفیت تیرهای بتن‌آرمه در برش می‌باشد که بر پایه معادلات تعادل، سازگاری تغییرشکل‌ها و روابط تنش-کرنش متوسط قرار دارد. معادلات روش MCFT به گونه‌ای بسط داده‌شدند که حضور FRP را در سیستم در بر گیرند. یک نرم‌افزار کامپیوتری جهت حل معادلات نوشته شد و از آن جهت پیش‌بینی نتایج آزمایش‌ها استفاده شد. مشاهده شد که این تئوری به شکل بسیار مطلوبی می‌تواند رفتار تیرهای دارای آرماتورهای برشی را که با FRP مقاوم‌سازی برشی شده‌اند پیش‌بینی نماید.
- Abstract
- The state of deterioration of the existing concrete infrastructure is one of the greatest concerns of most nations. Therefore, the development of new rehabilitation and strengthening techniques that are safe, efficient and cost effective presents a formidable challenge for the construction industry. Increasingly the use of externally applied fiber reinforced polymer (FRP) as a strengthening technique for reinforced concrete (RC) structures is gaining tremendous popularity and interest. The many advantages offered by this technique, notably those related to FRP high strength over weight ratio, high corrosion resistance as well as the ease of its installation are of a particular interest from the economical point of view. The world wide acceptance and successful use of such a technique in recent years for the strengthening and retrofit of various structures, including buildings and bridges, point towards a promising future. The success of the technique is the result of a large research effort carried out in recent years. This effort encompassed numerous aspects and provided valuable findings that were synthesized and gathered in the format of design guidelines for the practicing engineers. Strengthening of beams and slabs in flexure and confinement of circular columns are well documented. In contrast, due to the complexity related to shear, the number of studies on shear strengthening is relatively limited. Results of these limited studies led to interesting conclusions, particularly with regard to parameters linked to FRP, such as the stiffness of the composite or its configuration. Nevertheless, an exhaustive review of research studies on shear strengthening revealed that other parameters, which also influence the shear resistance mechanism, were not sufficiently documented. The transverse steel reinforcement is an example of such parameters. In this thesis, experimental and analytical investigation of concrete beams shear strengthened using FRP composites is presented. Four tests on concrete T-beams with different amount of steel shear reinforcement were carried out and results were compared with the predictions of existing international codes and guidelines such as ACI and fib. It was shown that these codes and guidelines fail to capture the effect of transverse steel reinforcement on the behavior of strengthened beams. An analytical model based on modified compression field theory (MCFT) was extended to include the effects of FRP composites on its equations. A computer program was written to solve the equations and predict the behavior of strengthened beams. It was seen that this theory was very effective in predicting the behavior of strengthened beams.
