بخشی از مقاله
چکیده
باتوجه به تحقیقات گسترده در زمینه تیرهای بتنی کم عمق، فعالیتهای پژوهشی اندکی در زمینه تیرهای عمیق انجام شده است. با توجه به مهم بودن برش و خمش در تیرها، روشهای گوناگونی برای تقویت برشی آنها وجود دارد از جمله یکی از روشهای ترمیم و تقویت تیرهای بتنی استفاده از نوار FRP است. در این تحقیق، هدف آن است که با تحلیل چند تیر عمیق مدلسازی شده در نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS ، تأثیر نحوه نصب نوار FRP، بر افزایش مقاومت برشی تیرهای عمیق بررسی شود.
نتایج تحلیل، نشان میدهدکه استفاده از نوار FRP، بارپذیری برشی تیر عمیق را به طور قابل ملاحظهای افزایش میدهد، به طوری که تقویت با نوارهای با شبکههای کوچکتر مؤثرتر عمل میکنند. در این تحقیق نوارهای شبکهای 100 mm بهتر از 200 mm عمل میکنند به گونهای که در نوارهای شبکهای 100 mm و تحت زاویه 45 درجه افزایش 30 درصدی ودر نوارهای شبکهای 200 mm، افزایش 12 درصدی مشاهده شده است.
-1 مقدمه
بعضی تیرهای بتن مسلح، به نسبت دهانهشان، دارای ارتفاع بزرگتر از معمول میباشند و به علاوه عرض مقطع آنها نیز در مقایسه با ارتفاع ناچیز است. این تیرها به تیرهای عمیق یا تیرتیغه موسومند؟ تیرهایی را میتوان با ارتفاع زیاد نامید که نسبت دهانه آزاد به ارتفاع آنها، در حدود5 یا کمتر ویا دهانه برش آنها a، 2 برابر ارتفاع باشد که دهانه برش فاصله بین تکیهگاه تا محل اعمال بار را گویند. تیرهای عمیق در سازههایی همچون سیلوها، ساختمان های بلند، دیوارهای برشی، دیافراگمهای کف، سازههای دریایی و مخازن مورد استفاده قرار میگیرند
بارگذاری تیرهای عمیق با ارتفاع زیاد به انواع مختلف میتواند صورت گیرد. بارهای خارجی در لبه فوقانی باشند، بارهای خارجی و تکیهگاهی هردو در لبه تحتانی باشند و یا بارهای خارجی و بارهای تکیهگاهی به صورت گسترده در ارتفاع تیر وارد شوند
در تیرهای با ارتفاع زیاد مقدار قابل توجهی از نیروی برشی توسط عمل قوسی به تکیهگاهها انتقال مییابد؟ ترکهای قوسی که در امتداد خط واصل نیرو به تکیهگاه تشکیل میشوند، قوس با پای مهار شده در تیر ایجاد میکنند، که شامل بتن فشاری تیر و مهار کششی پای قوس”میلگردهای کششی تیر“میباشند ؟
مؤثر بودن مکانیسم فوق علاوه بر نسبت ابعاد عضو بستگی به تأثیر نیروهای خارجی و محل تکیهگاهها دارد. در این رابطه پارامتر da نقش اصلی را بازی میکند و مکانیسم عمل قوسی وقتی مؤثر است که da در حدود2 و یا کمتر باشد. برای تیرهایی که نیروهای خارجی در لبه فوقانی آن گسترده شده است مکانیسم قوسی را داریم. به علت اینکه هنگام تشکیل ترکهای قطری، امتداد تنش کششی اصلی، دارای زاویه تمایل بیش از45 درجه است، با وجود اینکه لزوم بودن آرماتورهای برشی قائم”خاموت - مهم میباشد، لیکن تأثیر آنها کمتر از آرماتورهای افقی جان است
افزایش مقاومت برشی احتمال گسیختگی خمشی را نسبت به گسیختگی برشی بیشتر میکند و در نتیجه عضو سازهای شکلپذیرتر میشود. اگر یک تیر بتنی در تحمل برش ضعیف باشد یا پس از مقاومسازی خمشی، ظرفیت برشی آن در تحمل نیروهای برشی، نسبت به ظرفیت خمشی، ضعیفتر باشد، باید مقاومسازی برشی آن هم مد نظر قرار گیرد
پیشرفتهای اخیر در زمینه مواد و مصالح، روشها و تکنولوژی تقویت سازهها، بسیار عظیم بوده است. یکی از روشهای ارائه شده امروزی در صنعت ساختوساز، استفاده از کامپوزیت FRP است که در حال حاضر از نظر مهندسین، جدید و بسیار نویدبخش است. مصالح کامپوزیت FRP امروزه برای تقویت و مقاومسازی سازهها در مهندسی عمران اغلب به صورتهای نوارهای نازک تک محوره، با ضخامت حدود 1 mm ساخته شده از پولتروژن، منسوج انعطافپذیر تک محوره و منسوج ساخته شده از رشتههایی که حداقل در دو جهت متفاوت قرار دارند و گاهی قبل از از رزین آغشته میشوند در دسترس هستند.
درتحقیق پیش رو،7 تیر نمونه، در نرم افزار ABAQUSمدل گردیدهاند تا در نهایت هدف مسئله، که تأثیر نحوه نصب نوار FRP، بر مقاومت برشی تیرهای عمیق بتنی با مقاومت بالا است، بررسی شوند.
-2روش انجام تحقیق
به منظور شناخت و آشنایی با روند مدلسازی و اطمینان حاصل کردن از مدل شکل گرفته، مدل آزمایشگاهی اسلام و همکارانش به عنوان مرجع و صحت سنجی برگزیده شده است. در مدل آزمایشگاهی، تیرها همگی با طول ثابت 2000 mm ، عرض ثابت 120 mm و ارتفاع ثابت 800 mm فرض شدهاند؟ همچنین از یک لایه نوار CFRP با عرض ثابت 50 mm و ضخامت 1/2 mm و طولهای 450، 600 و mm 700 برای مقاومسازی برشی استفاده کرده است
اسلام و همکارانش در نظر داشتند تا اثر تقویت برشی در تیرهای عمیق بتن مسلح را با کمک FRP بررسی کنند. آنها برای این منظور یک تیر مرجع و یک تیر مقاومسازی شده با نوار FRP در نظر گرفتهاند. شرایط تکیهگاهی برای تیر یک دهانه مورد بحث، به صورت دو سر ساده در نظرگرفته شده است و دو بار متمرکز متقارن در لبه فوقانی تیر، با فاصله مشخص از تکیهگاه، به صورت استاتیکی و تدریجی وارد شدهاند؟ این نیرو تا KN 2000 ادامه مییابد تا زمانی که تیر گسیخته شود. در زمان انجام آزمایش یک کرنشسنج در وسط تیر قرار داده شده است تا نمودار نیرو-جابه جایی را رسم کند.
جدول -1داده های بتن آزمایشگاهی
