بخشی از مقاله
چکیده
از بین همه انواع شکست شناخته شده در سازههای بتنی، شکست برشی به این دلیل که عضو بدون هیچ گونه اخطار قبلی شکسته میشود بدترین نوع شکست میباشد. با وجود تحقیقات گسترده در زمینه مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیتهای FRP هنوز مطالعه بر روی رفتار اعضای بتنی پیشتنیده FRP نیاز به تحقیقات و مطالعات گسترده دارد. این امر به ویژه برای تیر پیشتنیده بتنی T شکل با کابل پیشتنیدگی FRP ضروریتر است. در مطالعه حاضر بررسی رفتار تیرهای بتنی T شکل پیشتنیده شده با استفاده از پلیمرهای تقویت شده به کمک الیاف کربنی انجام شده است. تجزیه و تحلیل به روش المان محدود با استفاده از نرمافزار آباکوس صورت گرفته است. هدف از این مطالعه بررسی وابستگی ظرفیت برشی تیرهای پیشتنیده CFCC در نسبتهای مختلف و سطح نیروی پیشتنیدگی است. در تحقیقات انجام شده ابتدا چهار تیر با نسبتهای مختلف 1/5 - ، 2/5، و - 3/5 که هر سه تیر در معرض بارگذاری دو بار متمرکز به فاصله a از تکیهگاه و یک تیر در معرض بارگذاری بار گسترده یکنواخت مدلسازی و بررسی شده است. سطح مقطع و آرماتورهای تقویتی در همه تیرها یکسان است. نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد ظرفیت برشی تیرها با افزایش 37 درصدی در سطح نیروی پیشتنیدگی تیرها، مقدار 5/32 درصد افزایش یافته است.
-1 مقدمه
با پیشرفتهای علم و فناوری، امروزه متخصصین امر ساخت و ساز سعی میکنند به تکنولوژی ساخت مواد جدیدی که دارای ویژگیهایی مانند وزن، مقاومت، راحتی کاربرد و طول عمر بیشتر باشد دست یابند. یکی از این مواد که دارای مزیتهای ذکر شده است کامپوزیتهای پلیمری میباشند. این مواد قابلیت استفاده به صورتهای مختلف و در قسمتهای مختلف سازه را دارند . [
سلال[8]1 در مطالعه آزمایشگاهی آزمایشاتی بر روی دال پیشساخته پیشتنیده با هستهای توخالی - PHC - در معرض یک بار متمرکز برای مطالعه رفتار برشی دال انجام داد. از انسیس در تجزیه و تحلیل استفاده شد. مدلهای اجزا محدود در برابر همه نتایج تجربی تایید شد و آنها دقت مناسب 8 - ٪ - در شبیهسازی رفتار دال ارائه داد.
کازات2 و همکاران [3] در یک تجزیه و تحلیل غیرخطی مشابه یک تیر عمیق بتنی پیشتنیده توسط سیم فولادی با کشش بالا مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد انسیس می تواند رفتار تیر عمیق پیشتنیده را بسیار دقیق پیشبینی کند.
ابوالفضل عربزاده و همکاران [2] در یک مطالعه آزمایشگاهی رفتار تیرهای عمیق دو سر ساده در حالات مختلف تیرهای عمیق معمولی، تیرهای عمیق پیشتنیده و تیرهای عمیق مقاوم شده با CFRP بررسی و رفتار آنها را با هم مقایسه و رابطهای برای بار نهایی برشی تیرهای عمیق معمولی و پیشتنیده پیشنهاد نمودند. در این مطالعه بررسی رفتار تیرهای بتنی T شکل پیشتنیده شده با استفاده از پلیمرهای تقویتشده به کمک الیاف کربنی به روش المان محدود با استفاده از نرمافزار آباکوس انجام شده است.
-2 مدل سازی
تیرهای مورد مطالعه بر اساس آییننامه بتن کانادا طراحی اولیه خمشی گردیده و ابعاد بر این اساس که عرض جان به اندازه حداقل مقدار آییننامه یعنی 150 میلیمتر باشد انتخاب گردیده است. همه تیرها دارای سطح مقطع و آرماتورهای داخلی یکسان در طول دهانه میباشند. با توجه به تقارن هندسی، بارگذاری و آرماتورهای داخلی در صفحه عبوری عمود بر مرکز تیر، تنها نیمی از تیر مدل میشود. مقطع و ابعاد هندسی و آرماتورهای خمشی داخلی تیرها در شکل 1 نمایش داده شده است. مطابق شکل 1، چهار رشته 1CFCC پیش تنیده به قطر 12/5 میلیمتر به عنوان میلگردهای خمشی مورد مطالعه قرار گرفته است. طراحیبرای حالتی که تیرها در برابر خمش مقاوم بوده و تیرها در برش شکسته خواهند شد، انجام شده است. در بال تیر نُه میلگرد از جنس 2GFRP به قطر 6 میلیمتر قرار دارد.
شکل :1 هندسه و ابعاد سطح مقطع تیرها
بارگذاری و مقطع طولی تیرهای مورد مطالعه که در آنها a اشاره به دهانه برش و L اشاره به طول تیر دارد در شکل 2 نشان داده شده است.
شکل : 2 مقطع طولی تیرها
مشخصات هندسی تیرهای مورد مطالعه شامل مقادیر a ، L و d در جدول 1 آمده است.
جدول :1 مشخصات هندسی تیرهای مورد مطالعه ×
رفتار و مقاومت اعضای بتن مسلح توسط اندازه و شکل اعضا و همچنین بوسیله منحنی تنش – کرنش مصالح بتن و میلگردها کنترل میگردد.
-1-1-2 بتن
مشخصات تعریف شده برای ماده بتن مورد استفاده در نرمافزار آباکوس باید به گونهای باشد که در برگیرنده رفتار غیرخطی مصالح بتنی به دلیل توانایی ترک خوردگی در کشش و خرد شدن در فشار باشد. همچنین قادر به تحمل تغییر شکل پلاستیک، خزش، ترک خوردگی در سه جهت متعامد و خرد شدن باشد. ماده تعریف شده نیازمند خواص مصالح همگن خطی و همگن چندخطی به منظور مدل کردن درست بتن میباشد. مصالح همگن چندخطی با استفاده از معیارهای شکست فون میزس1 همراه با مدل ویلیام و وارنک2 برای تعریف شکست بتن استفاده شده است.
-1-1-1-2 خواص همگن خطی
نسبت پواسون تیرهای مورد مطالعه برابر 0/2 در نظر گرفته شده است. مقادیر مدول الاستیسیته بر اساس نتایج تجربی از مطالعات آزمایشگاهی انجام شده توسط لافراژ3 در وینیپکس4 برای تیرهای خاص با نسبت دهانه به عمق متفاوت مطابق جدول 2 در نظر گرفته شده است.
