بخشی از مقاله
چکیده
شکل پذیری سازهها ی بتن آرمه از مهمترین ملاحظاتی است که باید در طراحی این سازهها مد نظر طراحان باشد. در بین اجزاء سازه ای، اتصالات به دلایل گوناگون مهمترین رکن سازههای بتن آرمه محسوب می شوند. شکل پذیری اتصالات را می توان یکی از مهمترین عوامل مؤثر در رفتار سازه های بتن آرمه دانست؛ با این وجود معمولا اتصالات از این نظر دچار ضعف هستند. از این رو بحث تقویت اتصالات از مسائل مورد توجه در مهندسی عمران می باشد. در سال های اخیر استفاده از مواد کامپوزیتی FRP به منظور تقویت ساختمان ها مورد توجه قرار گرفته است.
اولین قدم در مطالعات عددی، صحت سنجی روش مدل سازی با نتایج مطالعات آزمایشگاهی میباشد. در این مطالعه، از نتایج مطالعات آزمایشگاهی مهینی و رونق، جهت صحت سنجی روش مدل سازی استفاده گردیده است. برای این صحت سنجی از نرم افزار ABAQUS استفاده گردیده است.
در تحقیق حاضر تأثیر ورق های CFRP در بهبود شکل پذیری و افزایش مقاومت اتصالات بتنی با استفاده از نرم افزار ABAQUS مورد بررسی قرار می گیرد. طرح های مختلفی از پوشش ورق های CFRP برای تقویت در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داد که با استفاده از صفحات CFRP میتوان شکل پذیری و میزان اتلاف انرژی اتصالات را بصورت قابل ملاحظه ای افزایش داد و محل تشکیل مفصل پلاستیک و شروع تسلیم شدگی آرماتورها پس از تقویت از بر ستون به سمت داخل تیر انتقال یافته که این امر می تواند تأمین کننده اصل" تیر ضعیف - ستون قوی " باشد، ضمن اینکه مقاومت خمشی اتصالات نیز بصورت چشمگیر افزایش می یابد.
-1 مقدمه
اولین ایده برای مقاوم سازی اتصالات تیر- ستون در اواخر دهه 80 میلادی و در سال 1989، توسط Kiasar انجام شد. در سال 1999، Li و همکاران تستهایی بر روی سه نمونه قاب بتنی با اندازه واقعی جهت بررسی تأثیر FRP بکار رفته در مجاورت اتصالات داخلی تحت بارگذاری استاتیکی انجام دادند. پارامترهای بررسی شده شامل مقاومت و سختی اتصال تیر- ستون بود. دو نمونه قاب آزمایش شده مقاوم سازی نشده و تنها یکی از قابها توسط ورقههای کامپوزیت FRP تقویت شده بودند. نمودارهای بار - جابجایی نمونه ها حاکی از افزایش مقاومت و ظرفیت باربری به اندازه %45 در نمونه تقویت شده با FRP نسبت به نمونه های تقویت نشده بود.
در سال 2000، Granata , Parvin تحقیقی شامل مطالعه پارامتریک برای کاربرد FRP در محل اتصالات خارجی تیر-ستون و تأثیر آن در افزایش ظرفیت خمشی اتصالات را بوسیله نرم افزار Ansys انجام دادند. به همین منظور سه مدل اتصال تیر- ستون با بکارگیری ژاکتهای FRP با ضخامت و انواع مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. یکی از مدلها به عنوان مدل مبنا بدون FRP استفاده شده و دو مدل دیگر شامل ورقههای FRP چسبانده شده بر وجه کششی و دورپیچ بودند. نتایج تحلیل المان محدود نشان داد که انتخاب نوع مصالح FRP، دورپیچ کردن یا استفاده به صورت ورقه و همچنین ضخامت FRP تأثیر عمده ای بر افزایش عملکرد اتصالات سازه ای دارد. بعلاوه اینکه، مشاهده شد که ظرفیت خمشی اتصال تقویت شده با ورقه FRP در مقایسه با نمونه کنترلی مبنا به اندازه %37 افزایش یافته است .
این دو محقق بعد از ارائه کار تحلیلی در سال 2000، در سال 2001 نیز اثر FRP بر ظرفیت خمشی اتصالات خارجی را به صورت آزمایشگاهی بر روی نمونه های کوچک مقیاس بررسی کردند که نتایج آن با نتایج کار انجام گرفته در سال 2000 همخوانی داشت. آنها به بررسی اثر ضخامت و وضعیت قرارگیری مختلف ورقها و محصور کننده های FRP در اتصالات پرداخته و به این نتیجه رسیدند که استفاده از ورقها و محصور کننده های FRP در محل اتصالات خارجی تیر- ستون بتنی باعث بهبود عمده ای در ظرفیت خمشی آنها میشود. کار آزمایشگاهی Parvin , Granata به ظرفیت 120 کیلوپوند 534 - کیلونیوتن - استفاده کردند. نتیجه گرفته شده حاکی از آن بود که تقویت خارجی با FRP یک روش بسیار سودمند برای افزایش ظرفیت ممان اتصالات تیر- ستون بتنی به اندازه بیش از %60 میباشد
در سال 2005، Joshi , Mukherjee به بررسی تأثیر ورقهها و نوارهای FRP بر روی ظرفیت جذب انرژی اتصالات تحت بارهای محوری ستون و بار سیکلی تیر به صورت یک کار آزمایشگاهی پرداخته و نمودارهای نیرو جابجایی جانبی نمونه های مختلف را با هم مقایسه کردند. نتایج حاکی از بهبود ظرفیت جذب انرژی اتصالات تقویت شده با FRP بود.
در سال 2008، میلادی، Wu , Parvin تحلیل عددی بر روی اتصالات خارجی تقویت شده با دورپیچهای CFRP برای بررسی اثر زاویه قرارگیری الیاف بر ظرفیت برشی و شکل پذیری اتصالات تحت ترکیب بارهای محوری و سیکلی را مورد مطالعه قرار دادند. به همین منظور مدل المان محدود غیر خطی سه بعدی نمونه ها در نرم افزار Marc ایجاد شد. با انجام تحلیل نرم افزاری بر روی چندین مدل تقویت شده با زوایای گوناگون مشخص شد که قرار گیری الیاف در زوایای 45 درجه نسبت به محور افقی راه حل بسیار مناسبی برای بالا بردن ظرفیت برشی و شکل پذیری اتصالات تیر- ستون تحت ترکیب بارهای محوری و سیکلی میباشد.
-2 روش تحقیق
جهت مدل سازی از این نرم افزار استفاده گردیده است. جهت مدل سازی رفتار غیر خطی بتن از مدل خسارت پلاستیک بتن و برای مدل سازی رفتار غیر خطی فولاد از مدل پلاستیک کامل با رفتار دو خطی استفاده شده است. رفتار الیاف CFRP به صورت اورتوتروپیک خطی مدل سازی گردیده است
