در این مطالعه به ارزیابی و مقایسه تحلیل غیرخطی و عددی تیرهای عمیق بتن مسلح دارای بازشو بدون مقاوم سازی با تیرهای عمیق بتنی دارای بازشو مقاوم شده با ورق هایFRP و تیرهای عمیق بتن مسلح بدون بازشو توسط نرم افزار اجزاء محدود Abaqus پرداخته شده است. با استفاده از روش اجزاء محدود غیر خطی، 9 نمونه تیر عمیق با تکیه گاه های ساده تحت بار متمرکز مدل سازی و میزان اثر بخشی ورق های FRP بر مقاومت نهایی تیرهای عمیق بتن مسلح دارای بازشو مورد مطالعه قرار گرفته است . به این منظور از یک نمونه تیر عمیق بتن مسلح بدون بازشو به عنوان تیر شاهد و 4 تیر عمیق بتن مسلح دارای بازشو (دایره ای و مربعی) بدون تقویت و 4 نمونه تیر عمیق بتن مسلح دارای بازشو (دایره ای و مربعی) تقویت شده با ورقه های FRP استفاده شده است. تقویت توسط ورقه های FRP، دورتادور بازشوها، در بالا بردن ظرفیت تیرهای عمیق بتن مسلح بسیار موثر بوده است. مدل سازی اجزاء محدود نمونه ها با استفاده از نرم افزار اجزاء محدودAbaqus انجام شده است. می توانید این پروژه مهندسی عمران را به صورت فایل word دانلود نمایید.
مقدمه
ايران از نظر لرزه خيزي در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهي اطلاعات مستند علمي و مشاهدات اخیر از خطر پذيرترين مناطق جهان محسوب مي شود. در اين راستا يكي از برنامه هاي دولت و مردم براي كاهش خطر پذيري كشور در برابر زلزله، برنامه مطالعه و اجراي مقاوم سازي ساختمان هاي دولتي مهم، تأسيسات زير بنایي و شريان هاي حياتي كشور است. موفقيت در مقاوم سازي لرزه اي به عنوان جزئي از بهسازي لرزه اي منوط به بهره بردن از فنون و مهارت هاي نوين مقاوم سازي است. در ميان اين نوآوري ها، الیاف مقاوم شده با پلیمر از جايگاه ويژه اي برخوردار است.
در این میان، تیرهای عمیق بتن آرمه بطور گسترده در ساختمان های بلند مرتبه، مخازن، سیلوهای مستطیلی، دیافراگم های کف، دیوارهای برشی، دال ها و شاهتیرهای انتقال در سازه های دریایی و فونداسیون ها، دیوارهای پناهگاه های زیرزمینی و همپنین در دیوارهای باربر ساختمان ها و غیره مورد استفاده قرار گرفته شده است. وجود بازشوهای جان فراوان در این گونه تیرها، جهت ایجاد دسترسی مانند درب ها و پنجره ها و یا جهت عبور تاسیسات اصلی مانند لوله های تهویه، آب، برق، فاضلاب،کولر و غیره مورد نیاز است.
از سوی دیگر، رفتار اعضای سازه ای بتن مسلح در طول بارگذاری برای بهبود ایمنی و کارایی سازه بسیار مهم است. روش های مختلفی برای بدست آوردن پاسخ اعضای سازه ای تاکنون به کار برده شده است. مطالعات آزمایشگاهی به عنوان روشی برای آنالیز المان های سازه ای به طور گسترده ای به کار رفته اند. اگرچه این روش نتایجی به دست می دهد که تا حد زیادی منطبق بر واقعیات است، اما بسیار وقت گیر و پرهزینه است. استفاده از روش آنالیز اجزاء محدود برای مطالعه ی اعضای سازه ای، یکی دیگر از روش هایی است که امروزه به کار می رود.
اهمیت این مطالعه
تیرهای عمیق بتن آرمه بطور معمول در ساختمان های بلند مرتبه، سازه های دریایی و ساحلی، شاهتیرهای انتقال دهنده، برخی دیوارها و سرشمع ها استفاده می شود. وجود بازشوهایی در جان تیر در بعضی از تیرهای عمیق به سبب ایجاد دسترسی مانند درب ها و پنجره ها یا به سبب نیازهای تاسیساتی و معماری و یا به سبب تغییر در کاربری ساختمان اجتناب ناپذیر است که این امر موجب کاهش ظرفیت عضو می گردد، بنابراین می بایستی برای خطر چنین ضعفی، چند راه حل ایمن ارائه گردد. تا به امروز، مطالعات محدودی بر روی رفتار و مقاومت تیرهای عمیق بتن آرمه دارای بازشو در مقالات گزارش شده است. نتیجه ای که از این مطالعات بدست آمده این است که، وجود بازشو موجب کاهش قابل توجه مقاومت تیر عمیق بتن مسلح می گردد. در مواقعی که وجود این چنین بازشوهایی اجتناب ناپذیر است، می بایست راهکارهای مناسبی جهت تقویت تیر و جبران کاهش مقاومت پیش بینی گردد. روش های مختلفی جهت ترمیم و تقویت تیرهای عمیق وجود دارد که استفاده از الیاف های پلیمری مرکب معروف به FRP در تقویت تیرهای بتن مسلح معمولی بطور کاملاً گسترده ای توسط محققین مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج این تحقیقات بیانگر تاثیر چشمگیر کاربرد ورق های FRP در افزایش مقاومت تیرهای بتن مسلح بوده است. با وجود تحقیقات گسترده در زمینه تیرهای کم عمق بتن مسلح، در مورد تقویت تیرهای عمیق بتن مسلح فعالیت های تحقیقی کمی انجام شده است. در این رابطه نظریات مختلفی از محققین مبنی بر تاثیر و یا عدم تاثیر ورق های FRP در افزایش مقاومت نهایی تیرهای عمیق بیان گردیده است.
فهرست مطالب
فصـل اول مقدمه 1
1-1- تیر عمیق 3
1-2- بازشوی جان 4
1-3- اهمیت این مطالعه 4
1-4- هدف این مطالعه 5
فصل دوم تیر عمیق بتن مسلح 7
2-1- مقدمه 8
2-2- بتن 8
2-2-1- رفتار فشاری بتن 8
2-2-2- محصوریت در بتن به وسیله خاموت 9
2-2-3- مدل کنت و پارک 10
2-2-4- نسبت پواسون 11
2-3- فولاد مسلح کننده بتن 11
2-4- الیاف مقاوم پلیمری 12
2-4-1- الیاف 14
2-4-2- ماتریس 14
2-4-3- مزایای FRP 15
2-4-4- معایب FRP 16
2-5- تیرعمیق بتن مسلح 16
2-5-1- تیر عمیق بتن مسلح با بازشو 17
2-5-2- مقاوم سازی تیر عمیق بتن مسلح دارای بازشو 18
2-6- تاریخچه مطالعات پیشین 20
فصل سوم مدلسازی 28
3-1- مقدمه 29
3-2- مدل سازی تیر بتنی 30
3-2-1- مدل سازي آسیب 30
3-3- آسیب اولیه 31
3-4- معیار حداکثر تنش اسمی 32
3-5- معیار حداکثر کرنش اسمی 32
3-6- ضابطه تنش اسمی درجه دوم 32
3-7- ضابطه کرنش اسمی درجه دوم 32
3-8- رشد آسیب 32
3-9- بررسی مدل رفتار اصطکاکی (Contact) 33
3-10-استفاده از مدل اصطکاکی اولیه (Coulomb) 33
3-11-استفاده از مدل پیش فرض 34
3-12-تعیین تابع اصطکاک جنبشی و ایستائی 35
3-12-1- استفاده از محدودیت تنش برشی انتخابی 35
3-12-2- رابطه های فشار-تماس بسیار نزدیک 36
3-12-3- استفاده از رابطه تماس سخت 36
3-12-4- استفاده از ارتباط تماسی «سخت» اصلاح شده در تحلیل استاندارد 37
3-12-5- بررسی مدل رفتاری آسیب پلاستیک بتن (CDP) 37
3-13-صحت سنجی مدل 39
3-14-هندسه مدل 39
3-14-1- مشخصات هندسی تیر عمیق 39
3-14-2- خواص مصالح 40
3-14-3- مدل سازی تیر شاهد 41
3-14-3-1- مدل سازی بتن مسلح 41
3-14-3-2- مدل سازی میلگردها 41
3-14-3-3- مدل سازی ورق های CFRP 42
3-14-3-4- تعریف بارگذاری 42
3-14-3-5- شرایط تکیه گاهی 42
3-14-3-6- مش بندی 42
3-14-3-7- نتایج تحلیل 43
3-14-3-8- مدل تقویت شده 43
3-14-3-9- روش تقویت تیر بتنی عمیق 43
3-14-3-10-مشخصات CFRP 43
فصل چهارم تحلیل 44
4-1- تیر عمیق بتن مسلح (تیر شاهد) 45
4-2- تیر عمیق بتن مسلح با بازشو 49
4-2-1- تیر عمیق بتن مسلح با بازشو مربعی 49
4-2-1-1- تیر عمیق بتن مسلح با باز شوی مربعی با ابعاد mm 150 49
4-2-1-2- تیر عمیق بتن مسلح با باز شوی مربعی با ابعاد mm 200 54
4-2-2- تیر عمیق بتن مسلح با باز شوی دایره ای 58
4-2-2-1- تیر عمیق بتن مسلح با بازشوی دایره ای با قطر mm 150 58
4-2-2-2- تیر عمیق بتن مسلح با بازشوی دایره ای با قطر mm 200 63
4-3- تیر عمیق بتن مسلح با بازشوی تقویت شده با CFRP 67
4-3-1- تیر عمیق بتن مسلح تقویت شده با CFRP با بازشوی مربعی 67
4-3-1-1- تیر با بازشوی مربعی تقویت شده با CFRP با ابعاد mm 150 68
4-3-1-2- تیر با بازشوی مربعی تقویت شده با CFRP با ابعاد mm 150 71
4-3-2- تیر عمیق بتن مسلح با بازشو دایره ای تقویت شده با CFRP 74
4-3-2-1- تیر با بازشوی دایره ای تقویت شده با CFRP با قطر mm 150 74
4-3-2-2- تیر با بازشوی دایره ای تقویت شده با CFRP با قطر mm 200 78
4-4- مقایسه تیر عمیق بتنی ساده و تیرهای عمیق بتنی دارای بازشو 82
4-5- مقایسه تیر بتنی عمیق با بازشو و تقویت شده با CFRP 83
4-6- مقایسه کلی نمونه ها 84
فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات 85
5-1- نتایج 86
5-2- پیشنهادات 87
منابع 89