بخشی از مقاله
خلاصه
در تیرهای بتن مسلح به دلیل ترک خوردگی خمشی و برشی، خیز زیاد و کمبود مقاومت در تحمل بارهای وارده و نیز -1 خطاهای محاسباتی-2 اشتباه در ساخت واجرا-3ضعف آیین نامه های قدیمی -4تغییر کاربری سازه ، ضوابط آیین نامههای جدید را ارضا نمیکند بنابراین ظرفیت باربری تیر بتن مسلح همیشه به صورت یک مسئله مهم تلقی میشود لذا روشهای مقاوم سازی،بهسازی و تعمیر چنین سازههایی لازم است.
در این تحقیق به بررسی مقاومسازی تیر بتن مسلح با الیاف پلیمر مسلح - CFRP - با آرایشهای مختلف با نرم افزار المان محدود - اباکوس - که از مدل آسیب دیدگی پلاستیک بتن استفاده شده است میپردازد و تاثیر آرایشهای مختلف ورقههایCFRP بر روی ظرفیت باربری،تنشهای میلگرد برشی و خمشی و جابجایی میلگردهای کششی،کانتور خسارت کششی تیر بتن مسلح و تنش مایسز ورقههای CFRP مورد مطالعه قرار گرفته است.
نتایج بررسی نشان داد که استفاده از ورقه های CFRP در وجه کششی تیر بتن مسلح باعث افزایش ظرفیت باربری 35 تا 62 درصدی ،کاهش خیز ،بهبود خسارت کششی تیر بتن مسلح ،افزایش 30 تا 230 درصدی تنش در میلگردهای کششی در انتهای نزدیک تکیهگاه و توزیع تنش مایسز به صورت مطلوب در ورقههای CFRP شده است.همچنین آرایشهای مختلف ورقههای CFRP به صورت نوارهای 45 و 90 در وجه کناری تیر بتن مسلح کاهش خیز 2 تا 6 میلیمتری ،کاهش مطلوب و مناسب در خسارت کششی تیر بتن مسلح ،بهبود عملکرد توزیع تنش در میگردهای برشی و کاهش شدت تنش مایسز در ورقه های CFRP را نشان میدهد.
1. مقدمه
توجه به دوام و ماندگاری ساختمان ها یک تمایل و علاقه ثابت برای محیط مهندسی میباشد. به علت فرسوده و کهنه شدن زیر ساختارهای و نیاز به بهبود و اصلاح برای رسیدن به ضوابط و مقررات دقیق، موضوع مقاوم سازی و تعمیر سازه ای در دو دهه گذشته در سراسر جهان تاکید و اهمیت قابل توجهی یافته است.
خرابی و فرسودگی سازههای بتنی تنها دلیل برای مقاومسازی تیرها نمیباشد دلایل دیگر برای مقاومسازی شامل بهبود استانداردهای طراحی، مرتکب شدن اشتباههاتی در طراحی و ساخت-سازه، قرارگرفتن در معرض بارهای پیشبینی نشده مانند ضربات وارده از طریق حرکت کامیون ها یا زلزله های شدید و تغییر کاربری سازه میباشد. در چند دهه اخیر به علل گوناگون تعمیر و تقویت سازهها امری اجتناب ناپذیر بوده است تا بتوان ازخسارتهای فراوان بعدی جلوگیری کرد.
2. روند مدل سازی
مدل سازی رفتار بتن مسلح با نرم افزار اجزاء محدود اباکوس انجام شده است.در نرم افزار از مدل رفتاری بتن آسیب دیده خمیری استفاده شده است.[2]این مدل تنها مدلی هست که در هر دو تحلیل استاتیکی و دینامیکی قابل استفاده می باشد. در این مدل فرض بر این است که ترک کششی و خرد شدگی فشاری دو جنبه اصلی مکانسیم گسیختگی بتن می باشد.
1-2 المانهایمورد استفاده
برای مدل کردن بتن از المانهای سه بعدی هشت گرهی C3D8R ،برای میلگردهای طولی و عرضی از المان خرپایی T3D2و برای مدل سازی الیاف از المان S4R استفاده شده است .
2-2 نحوه تماس المان ها
برای اینکه تماس بین آرماتورهای طولی و عرضی با بتن را تعریف کنیم از قید Embedded Region استفاده می کنیم. این قید به کاربر این امکان را می دهد که ناحیه ای را به عنوان میزبان و ناحیه ای را به عنوان مدفون تعریف نماید،که در آن ناحیه مدفون در کل یا ناحیه ای از مدل قرار دارد. ارتباط میان بتن و فایبر با قید Tie تعریف میشود. این قید با دو سطح master و slave مشخص می شود که master همیشه سطح متریالی که سختتر است انتخاب می شود.این قید توانایی دارد دو سطح از دو ناحیه مختلف را با وجود مش بندی غیر یکسان، با یکدیگر ترکیب نماید.
3-2 شرایط بارگذاری و تکیه گاهی
تمامی مدلها به صورت تیر یک سر ساده مدل شده اند بار نیز بصورت جابجایی در سطح تیر با فاصله ثابت وارد شده است.
4-2 فلسفه انتخاب چیدمان
تنشهای کششی به علت نیروی محوری، خمش، برش یا ترکیبی از این آثار در تیرها حاصل می شود. مکان ترکها در تیر بتنی به جهت تنش های اصلی بستگی دارد بنابراین بهبود رفتار تیر بتن مسلح با عملکرد صرفا کششی نوارهای FRP ملاک اننخاب وجه موردنظر تیر و جهت دهی نوارها برای بروز بهینه این عملکرد مدنظر می باشد.
5-2 مدلهای تحلیل شده با آرایش های متفاوت
جدول .1-2مشخصات هندسی CFRPو زاویه اتصال آن
6-2 مدل سازی نمونه ها
شکل .1-2مدل سازی نمونه ها در نرم افزار
