بخشی از مقاله
چکیده
به دلیل اینکه استفاده از مصالح FRP دربحث مقاوم سازی یک راه حل مؤثر بوده است زمینه ی استفاده از این سیستمها پیوسته در حال رشد است . که نتیجه آن در دهه های گذشته پیاده سازی مدلهای تحلیلی زیادی به منظور طراحی و اجرای سیستم مقاوم سازی FRP در آییننامههای مختلف بوده است . بنابراین بررسی این مدل های آیین نامه ای از نظر قابلیت اعتماد توصیه می شود . در این مقاله یک آنالیز قابلیت اعتماد روی نمونه های آزمایشگاهی مرجع [1] انجام میشود .
این نمونه ها شامل یک تیر کنترلی و سه تیر مقاوم سازی شده در سه حالت اصلی - S - side-bonding , - U - U-jacketing , Complete wrapping - W - است . که توسط آیین نامه ی ACI 440,2R-08 طراحی شده اند . که اثر درصد فولاد برشی و مقاومت بتن در حالت های مختلف مقاوم سازی روی قابلیت اعتماد مورد بررسی قرار می گیرد همینطور تحلیل قابلیت اعتماد در این پژوهش به دو روش FORM و Monte Carlo Sampling توسط نرم افزار [2 ] Rt انجام می شود .
-1 مقدمه
تصمیمات مهندسی در حضور عدم قطعیت پارامترها صورت میپذیرد در حضور عدم قطعیت پارامترهای مختلف موجود در تحلیل و طراحی، رسیدن به یک ایمنی مطلق غیر ممکن است. تئوری قابلیت اعتماد علمی است که به بررسی میزان ایمنی سازه با توجه به عدم قطعیت موجود در سازهها می پردازد .[3] در این تئوری، احتمال گسیختگی به عنوان یک اندازه کمی از ایمنی سازه در نظر گرفته میشود . قابلیت اعتماد یک سازه توانایی سازه است برای رسیدن به هدف طراحی در دوره زمانی - طراحی - معین ، قابلیت اعتماد سازه اغلب معادل با احتمال این که سازه در کاربری مورد انتظار دچار خرابی نشود در نظر گرفته میشود
[.4 ]کلمه خرابی الزاماً به معنی خرابی فاجعه آمیز نمیباشد بلکه برای این به کار میرود که نشان دهد سازه کاربرد مطلوب - مورد انتظار - را ارضا نمیکند . علاقه بسیاری برای استفاده از روش اتصال خارجی ورقهای FRP به منظور مقاومسازی و یا تعمیر تیرهایی بتن آرمه موجود نشان داده شده است بخصوص در پل ها و ساختمانها . مقاومسازی برشی توسط FRP در تیرهای بتن آرمه نسبت به مقاومسازی خمشی در تیر ها و تقویت ستونها کمتر مستندسازی شده است . ولی در چند دهه اخیر مطالعات پژوهشی در این زمینه نتایج ارزشمندی داشته است .
اولین مطالعه صورت گرفته برروی قابلیت اعتماد سازههای بتن آرمه مقاوم سازی شده توسط مصالح FRP توسط Plevris و همکارانش انجام شد .[5] که مشخصات آماری متغیرهای طراحی - هندسی و مشخصات مصالح - در آن بررسی شد همچنین تأثیر تغییرات در این متغیرها بر روی ظرفیت خمشی اعضای مقاومسازی شده توسط CFRP مورد بررسی قرار گرفت که تغییرات در مقاومت بتن و کرنش شکست - نهایی - و نسبت سطح CFRP بیشترین اهمیت را در مقاومت خمشی داشت
Okeil و همکارانش نیز [6] قابلیت اعتماد خمشی تیرهای بتن آرمه پل ها را که توسط صفحات CFRP تقویت شدهاند را مورد مطالعه قرار دادند پژوهش آنها نشان میدهد که اضافه کردن مصالح CFRP باعث افزایش قابلیت اعتماد میشود به این دلیل که مقاومت مصالح CFRP ضریب تغییرات کمتری نسبت به فولاد و بتن دارد [7] Wieghaus and Atadero. اثر سطوح مختلف عدم قطعیت در سازه های بتن آرمه موجود و همچنین مصالح FRP را برروی قابلیت اعتماد طراحیهایی که توسط [8] ACI 440,2R-08 انجام میشود را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که عدم قطعیت مربوط به سازههای موجود اثر قابل توجهی بر روی قابلیت اعتماد طراحیهایی که به منظور مقاوم سازی انجام میشود دارد . که عدم قطعیت مربوط به سطح فولاد برشی باقیمانده و همچنین مقاومت بتن حاضر در این زمینه قابل توجه اند .
-2 مقاوم سازی برشی توسط FRP
لزوم مقاومسازی سازی ممکن است به دلایل مختلفی انجام گیرد مانند تخریب به مرور زمان ، عدم نگهداری مناسب ، آسیب دیدگی به دلایل تصادفی یا طبیعی یا تخریب به دلایل شرایط نامساعد ساخت و یا کیفیت نامطلوب مصالح اما با وجود مشکلاتی که در رابطه با بهسازی و مقاومسازی سازههای بتن آرمه وجود دارد به دلیل اینکه استفاده از مصالح FRP دربحث مقاوم سازی یک راه حل مؤثر بوده است زمینه ی استفاده از این سیستمها پیوسته در حال رشد است که نتیجه آن در دهه های گذشته پیاده سازی مدلهای تحلیلی زیادی به منظور طراحی و اجرای سیستم مقاوم سازی FRP در آییننامههای مختلف بوده است .
[9] مقاوم سازی برشی تیر های بتن آرمه با استفاده از FRP به وسیله چسباندن تقویت کننده های خارجی با راستای اصلی الیاف ها ، موازی با ماکزیمم تنشهای کششی اصلی - حالت بهینه - صورت میگیرد . در این حالت کامپوزیت FRP بر روی سطوح جانبی تیر به گونه ای نصب می شود که راستای الیاف آنها عمود بر محور طولی و یا دارای راستایی غیر از راستای طولی تیر باشند . استراتژی های مختلفی جهت استفاده از مصالح FRP در تقویت برشی تیر های بتن آرمه پیشنهاد شده است . این ایده ها شامل چسباندن FRP به سطوح جانبی تیر ، استفاده از پوشش U شکل بر روی سطوح جانبی و تحتانی تیر و نیز دورپیچ کردن کل مقطع با استفاده از الیاف FRP می باشند .
-3 تحلیل قابلیت اعتماد
احتمال گسیختگی سازهها یکی از موضوعات اصلی در مهندسی سازه میباشد . این موضوع میتواند بوسیله تئوری قابلیت اعتماد مورد بررسی قرار گیرد . عملکرد هر سازه میتواند توسط تابعی از متغیرهای تصادفی اصلی از سازه ، به نام تابع حالت حدی بیان شود . بطوریکه مقدار مثبت تابع حالت حدی بیانگر ایمنی و مقدار منفی تابع حالت حدی بیانگر گسیختگی میباشد . ارزیابی احتمال گسیختگی ، مسئلهای اساسی در تحلیل قابلیت اعتماد سازهای میباشد . احتمال گسیختگی میتواند بصورت رابطه - 1 - فرمول بندی شود .[3]
بطوریکه X برداری از متغیرهای تصادفی مسئله قابلیت اعتماد را بیان میکند . و - f - X بیانگر تابع چگالی احتمال مشترک در فضای اصلی مسئله میباشد. این انتگرال حجم تابع چگالی احتمال مشترک در دامنه گسیختگی را بیان می کند . محاسبه مستقیم این انتگرال بویژه برای سازههای واقعی بسیار دشوار است . بنابراین در دهه های گذشته روشهای مختلف زیادی برای حل این انتگرال ارائه شدهاند که در این مقاله از دو روش FORM و Monte Carlo Sampling استفاده می شود .
-4 اطلاعات آزمایشگاهی
اطلاعات آزمایشگاهی استفاده شده از مقاله [1] Ernesto Grande گرفته شده است نمونه تیر ها که توسط اتصال خارجی شیت های CFRP مقاومسازی شدهاند به صورت سه نقطه ای بر روی تکیهگاه ساده آزمایش شدند نمونه تیر ها در مقیاس واقعی با طول دهانه ی 2800 میلیمتر و با مقطع مستطیلی به عرض 250 میلیمتر و عمق 450میلیمتر - مطابق با نسبت دهانه برشی به عمق مؤثر برابر با - 3 مورد آزمایش قرار گرفتند فولاد طولی آن شامل چهار عدد میلگرد شماره 22 به علاوه دو عدد میلگرد شماره 20 در پایین و 2 عدد میلگرد شماره 20 در بالای مقطع میشود فولاد گذاری طوری طراحی شده است که تمام نمونهها دارای مدل شکست برشی شوند فولاد گذاری عرضی شامل خاموت بسته شماره 8 به فاصله 200 میلیمتر میشود . شکل 1
شکل : 1 جزییات نمونه تیر های مورد بررسی a :ابعاد طولی و آرایش فولاد عرضی b :ابعاد عرضی و آرایش میلگرد های طولی [1] سه نمونه تیری که در این پژوهش استفاده میشوند توسط ورقهای CFRP که الیاف آنها عمود بر محور طولی تیر هاست برای مقاومسازی برشی استفاده میشود این ورق ها در تمام سطح خارجی و در تمام طول تیر با سه پیکربندی مختلف نصب میشوند . شکل 2 شکل : 2 طرح های اتصال به روش - EBR - بررسی شده در این پژوهش : a دورپیچ کامل : b ژاکت کردن :
c اتصال جانبی [10] هر نمونه تیر مورد استفاده در این پژوهش [1] توسط چهار حرف مشخص میشود که R نشان دهنده مستطیلی بودن نمونههاست وSn فاصله بین خاموت ها را مشخص میکند و حرف آخر پیکربندی مقاومسازی را مشخص میکند NR-U-W-S مصالح FRP در این نمونهها به صورت مواد کامپوزیتی در یک لایه و با ضخامت طراحی 0,191 میلیمتر و با 2 لایه رزین اپوکسی اجرا شدند مشخصات و ظرفیتهای نهایی نمونهها در جدول 1 آمده است
