پایان نامه ارشد: بررسی دوام تیرهای بتن مسلح تقویت شده با GFRP تحت واکنش قلیایی سنگدانه¬ها

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :سازه

عنوان : بررسی دوام تیرهای بتن مسلح تقویت شده با GFRP تحت واکنش قلیایی سنگدانه¬ها

دانشگاه یاسوج

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی عمران

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران گرایش سازه 

 بررسی دوام تیرهای بتن مسلح تقویت شده با GFRP تحت واکنش قلیایی سنگدانه­ها

 استاد راهنما:

دکتر حمید رحمانی

استاد مشاور:

دکتر علی علی­پور

 مهرماه 1390

  برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالب  عنوان                                                                                                                                     صفحه فصل اول: مقدمه
1-1 مقدمه ......................................................................................................................................................................................1
1-2  ضرورت انجام تحقیق .........................................................................................................................................................2
1-3 اهداف تحقیق ........................................................................................................................................................................3
1-4 روش تحقیق ..........................................................................................................................................................................3
 فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته
2-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................................5
2-2 خصوصیات مواد مرکب .........................................................................................................................................................6
2-2-1 الیاف تشکیل دهنده..................................................................................................................................................6
2-2-2 خصوصیات ماتریس ..................................................................................................................................................10
2-2-3 فرآیند ساخت مواد مرکب .......................................................................................................................................11
2-2-4 استفاده از FRP در سازه­های بتن آرمه ..............................................................................................................11
2-2-5 مقایسه­ی FRP و فولاد در مقاوم­سازی سازه­ها .................................................................................................17
2-3 تحقیقات انجام شده بر روی تقویت تیرها با FRP ........................................................................................................18
2-4 تحقیقات انجام شده بر روی واکنش قلیایی سنگدانه­ها ................................................................................................21
2-4-1 مقدمه............................................................................................................................................................................21
2-4-2 واکنش قلیایی- سیلیسی ........................................................................................................................................22
2-4-3 واکنش قلیایی-­سیلیکاتی ........................................................................................................................................22
2-4-4 واکنش قلیایی- کربناتی ..........................................................................................................................................22
2-4-5 سایر واکنش­های قلیایی سنگدانه­ها ......................................................................................................................23
2-4-6 برخی ازتحقیقات انجام گرفته در خصوص واکنش قلیایی سنگدانه­ها............................................................23
2-5 تحقیقات انجام شده بر روی دوام تیرهای تقویت شده با FRP .................................................................................25
 فصل سوم : مواد
3-1 مقدمه ......................................................................................................................................................................................29
3-2 سیمان .....................................................................................................................................................................................29
3-3 سنگدانه­ها ...............................................................................................................................................................................30
3-3-1 آزمایش­های تشخیص فعال بودن سنگدانه­ها ....................................................................................................31
3-3-2 عوامل مؤثر بر واکنش قلیایی سنگدانه‌ها در بتن ..............................................................................................33
3-3-3 نسبت بحرانی .............................................................................................................................................................34
 
3-4 بتن ...........................................................................................................................................................................................35
3-5 فولاد .........................................................................................................................................................................................37
3-6 FRP و رزین ..........................................................................................................................................................................37
 فصل چهارم: روش کار
4-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................................39
4-2 طراحی تیرها............................................................................................................................................................................39
4-2-1 طراحی تیرهای بتن مسلح.......................................................................................................................................41
4-2-2 محاسبه­ی ظرفیت خمشی تیرهای تقویت شده با GFRP.............................................................................44
4-3 برنامه­ی آزمایشگاهی..............................................................................................................................................................48
4-3-1 تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسه­ی غیرفعال........................................................................50
4-3-2 تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسه­ی فعال..............................................................................51
4-4 آماده سازی نمونه­های آزمایشگاهی....................................................................................................................................52
4-5 چگونگی انجام آزمایش .........................................................................................................................................................53
 فصل پنجم: نتایج آزمایشات
5-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................................55
5-2 اندازه گیری انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه­ها..................................................................................................55
5-3 نتایج آزمایش خمش تیرها....................................................................................................................................................57
5-3-1 منحنی بار تغییر مکان و مد گسیختگی تیرها.....................................................................................................58
5-3-2 تأثیر دورپیچ نمودن تیرها در انتهای ورقGFRP.............................................................................................66
 فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهادها
6-1 مقدمه.........................................................................................................................................................................................68
6-2 نتیجه­گیری .............................................................................................................................................................................68
6-3 موارد پیشنهادی جهت تحقیقات آتی.................................................................................................................................69
 
فهرست منابع ......................................................................................................................................................................................70
   فهرست جداول  عنوان                                                                                                                                                       صفحه 
جدول 2-1: مقایسه کیفی الیاف شیشه نوع E ، الیاف کربن با مقاومت زیاد و الیاف آرامید..........................................7
جدول 2-2: خصوصیات ماتریس­ها...............................................................................................................................................11
جدول3-1: نتایج آزمایش شیمیایی تعیین درصد قلیایی معادل سیمان نوع2 یاسوج......................................................29
جدول3-2: نتایج آزمایش شیمیایی و فیزیکی سیمان یاسوج................................................................................................30
جدول3-3: نتایج آزمایش ملات­ منشوری بر روی ماسه فعال................................................................................................33
جدول 3-4: طرح اختلاط بتن­های مورد استفاده در این تحقیق..........................................................................................35
جدول 3-5: نتایج آزمایش کشش مفتول فولادی.....................................................................................................................37
جدول 3-6: مشخصات الیاف GFRP   استفاده شده در تقویت تیرها...............................................................................38
جدول 3-7: مشخصات رزین استفاده شده.................................................................................................................................38
جدول 4-1: مقاومت فشاری نمونه­های مکعب...........................................................................................................................40
جدول 4-2: ضرایب کاهش محیطی برای مصالح FRP..........................................................................................................46
جدول 4-3: چگونگی گروه­بندی تیرها.........................................................................................................................................50
جدول 5-1: نتایج اندازه­گیری انبساط نمونه­های نگهداری شده در محلول قلیا.................................................................56
جدول 5-2: جزئیات ثبت داده­ها برای کلیه­ی تیرها................................................................................................................58
جدول 5-3: نتایج تست تیرها........................................................................................................................................................59
جدول 5-4: نتایج تیر دورپیچ شده با یک لایه­ی 5 سانتیمتری در انتهای ورق GFRP................................................66
    فهرست شکل­ها  عنوان                                                                                                                                                    صفحه 
شکل (2-1). اجزای تشکیل دهنده­یFRP...............................................................................................................................7
شکل (2-2). انواع پوشش­های FRP و میلگردهای GFRP................................................................................................8
شکل (2-3). منحنی تنش –کرنش..............................................................................................................................................12
شکل (2-4). تقویت خمشی تیر بتن آرمه با ورقه­ی FRP...................................................................................................14
شکل(2-5).  الگوهای مختلف تقویت برشی...............................................................................................................................14
شکل (2-6). تقویت خمشی تیر بتن ارمه با ورقه­ی FRP و نوار انتهایی U شکل...........................................................14
شکل (2-7). الگوی تقویتی یکپارچه و منقطع.........................................................................................................................15
شکل (3-8 ). تقویت برشی و خمشی تیر بتن آرمه با FRP.................................................................................................15
شکل (2-9).  بکار بردن نوار مورب برای تقویت برشی تیر بتن آرمه...................................................................................15
شکل (2-10). حالات مختلف تقویت ستون با FRP..............................................................................................................16
شکل (2-11). عدم محصور­شدگی مناسب برای ستون مربع مستطیل و تبدیل آن به ستون بیضوی یا دایروی برای ایجاد محصور­شدگی مناسب و کافی .................................................................................................................................. 16
شکل (2-12). تقویت اتصال .........................................................................................................................................................17
شکل (2-13). وضیعت تیرها و سطح مقطع آنها.......................................................................................................................19
شکل (2-14). سطح مقطع و چگونگی تقویت تیرها................................................................................................................20
شکل(2-15). سطح مقطع تیرها................................................................................................................................................25
شکل (2-16). نحوه­ی آزمایش تیرها...........................................................................................................................................25
شکل (3-1). نمودار سن- درصد انبساط واکنش قلیایی ماسه فعال.....................................................................................33
شکل (3-2). چگونگی انجام آزمایش کشش مفتول.................................................................................................................37
شکل (3-3). ورق GFRP و ظرف رزین....................................................................................................................................38
شکل (4-1). قالب­های مکعبی و عمل­آوری نمونه­های مکعبی...............................................................................................40
شکل (4-2). سطح مقطع تیرها....................................................................................................................................................40
شکل (4-3). نمودارهای تنش و کرنش یک مقطع مستطیلی با فولاد فشاری بر اساس فرضیات آبا در حالتی که فولادهای کششی و فشاری در لحظه­ی نهایی جاری شده باشند........................................................................................... 42
شکل(4-4). اعمال نیرو به تیر.......................................................................................................................................................43
شکل (4-5). سطح مقطع تیرهای مسلح ...................................................................................................................................44
شکل (4-6).  نمودارتنش- کرنش مقطع مستطیلی دارای فولاد فشاری تحت خمش.....................................................45
شکل (4-7).  سطح مقطع تیرهای تقویت شده با GFRP....................................................................................................46
شکل (4-8).  میلگرد گذاری تیرها شکل....................................................................................................................................49
شکل (4-9).  قالب­بندی و بتن­ریزی تیرها.................................................................................................................................49
شکل  (4-10). تیرهای غیر مسلح جهت اندازه­گیری انبساط................................................................................................49
شکل (4-11). نگهداری تیرها در اطاقک رطوبت......................................................................................................................51
شکل 4-12 نگهداری تیرها در محلول هیدروکسید سدیم.....................................................................................................52
شکل (4-13).  مخلوط اپوکسی....................................................................................................................................................52
شکل(4-14).  تقویت تیر با GFRP...........................................................................................................................................53
شکل(4-15). تیر تحت بارگذاری، (a) تیر تقویت نشده، (b) تیر تقویت شده با GFRP..............................................53
شکل (4-16).  چگونگی آزمایش نمونه­ها...................................................................................................................................54
شکل (5-1). ترک­های نقشه­ای بر اثر انجام واکنش قلیایی سنگدانه­های فعال..................................................................56
شکل (5-2) نمودار سن – درصد انبساط نمونه­ی ساخته شده با ماسه­ی معدن آذربایجان شرقی...............................57
شکل (5-3). نمودار بار تغییر مکان تیرها در دمای 2±23 درجه­ی سانتی­گراد و رطوبت 65 درصد............................60
شکل (5-4). نمودار بار تغییر مکان تیرها در محلول هیدروکسید سدیم............................................................................60
شکل (5-5). نمودار بار تغییر مکان  برای کلیه­ی تیرها .........................................................................................................61
شکل (5-6). مد گسیختگی تیر B1............................................................................................................................................61
شکل (5-7). مد گسیختگی تیرهای گروه B2..........................................................................................................................62
شکل (5-8). مد گسیختگی تیرهای گروه B3 ........................................................................................................................63
شکل (5-9). مد گسیختگی تیرهای گروه B5..........................................................................................................................64
شکل (5-10). مد گسیختگی تیرهای گروه B7.......................................................................................................................65
شکل (5-11). مد گسیختگی تیرهای گروه B8.......................................................................................................................66
شکل (5-12). نمودار بار- تغییر مکان برای تیر دورپیچ شده و تیرهای B1 و B2 ........................................................67
شکل (5-13). مد گسیختگی تیر دورپیچ شده با یک لایه­ی 5 سانتیمتری در انتهای ورق و نزدیک   تکیه­گاه ......67
  فصل اولکلیات  
  • مقدمه
در سالهای اخیر پیشرفت­های زیادی در زمینه­ی مهندسی زلزله و طراحی سازه­ها انجام گرفته است بگونه­ای که امروز با اعتماد و اطمینان بیشتری می­­توان سازه­های مقاوم در برابر زلزله را طراحی نمود. بسیاری از سازه­های بتنی به دلایل 1- خطاهای محاسباتی 2- اشتباه در ساخت و اجرا 3- ضعف آیین­نامه­های قدیمی 4- تغییر کاربری سازه و بارهای  بهره­برداری وارده به سازه 5- خوردگی و زنگ زدگی آرماتورها و . . . ضوابط آیین نامه­های جدید را ارضا نمی­کند، به همین جهت تقویت         سازه­ها با پلیمرهای مسلح شده با الیاف [1](FRP) به شکل صفحه یا ورق، مزایای اقتصادی قابل توجهی در صنعت ساختمان ایجاد می­کنند. پیشرفت­های اخیر در FRP اشاره می­کند که در آینده این مواد نقش بزرگی در کاربردهای ساختمانی و ترمیم سازه­ها خواهند داشت.در دهه­ی گذشته FRP کاربردهای زیادی در مهندسی عمران پیدا کرده است. رشد تقاضا برای استفاده از FRP در تقویت تیرها، ستون­ها، دیوارها، دال­ها و لوله­های بتنی نیاز زیادی برای درک رفتار کوتاه مدت و دراز مدت سیستم کامپوزیت تحت وضعیت بارگذاری و شرایط محیطی مختلف ایجاد کرده است. مواد مرکب ممکن است شرایط بهره­برداری مختلفی را تحمل کنند که احتمال دارد برخی شرایط تهاجمی واقعی را شامل شوند. برای مثال، آب و هوای گرم و مرطوب، دمای بالای طولانی مدت، تغییرات ناگهانی درجه­ حرارت محیط و خوردگی شیمیایی می­تواند دوام FRP را تحت تأثیر قرار دهد. چسبندگی و پیوستگی مواد مرکب ممکن است دستخوش فرسایش محیطی شده و بر پیوند سطح مشترک بتن و این مواد تأثیر بگذارند. این ممکن است، عملکرد و دوام سیستم کامپوزیت را دگرگون سازد. دلیل دیگری برای این­چنین عدم اتصال بین کامپوزیت و بتن، متناسب نبودن دمای بین الیاف و ماتریس است که می­تواند تنش­های فشاری در الیاف ایجاد کند. دلیل دیگر توانایی مواد مرکب در جذب رطوبت می­باشد که ممکن است بر یکپارچگی بین الیاف و ماتریس تأثیر بگذارد. هم اکنون استفاده از FRP در تقویت سازه­ها به طور چشمگیری افزایش یافته این در حالیست که در مورد دوام FRP اطلاعات کافی در دسترس نمی­باشد که یکی از این موارد واکنش قلیایی  سنگدانه­ها است. در این تحقیق از پلیمر مسلح شده با الیاف شیشه [2](GFRP) از نوع E-glass[3] که از نظر الکتریکی عایق خوبی بوده و دارای مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی می­باشد و در مقایسه با سایر الیاف، قیمت ارزان و مناسبی دارد، استفاده شده است.خرابی سازه­های بتنی در نتیجه واکنش بین مایعات قلیایی درون حفره­ها (که عمدتاٌ منشأ آن­ها از سیمان پرتلند است) و کانی­های واکنش­زا که در بعضی از سنگدانه­هاست می­تواند اتفاق بیافتد. این مکانیزم خرابی به نام واکنش قلیایی سنگدانه، شناخته شده و به شکل­های مختلف روی می­دهد که از همه معمولتر واکنش قلیایی- سیلیکاتی است. این واکنش اولین بار در سال 1940(1319شمسی) در ایالات متحده گزارش شده است[1]. هر چند که خرابی در اثر این واکنش در کشور ما به ندرت گزارش گردیده است ولی احتمالاٌ تعداد زیادی از سازه­های بتنی کشور ما از جمله سد شهریار واقع در استان آذربایجان شرقی که سنگدانه­ها از آنجا تهیه شده است نیز تحت تأثیر این واکنش قرار دارند. این در حالیست که در صورت استفاده از با سیمان با قلیایی زیاد احتمال بروز این واکنش بیشتر می­باشد. از این­رو توجه به این واکنش با اهمیت خواهد بود.واکنش قلیایی- سیلیسی عمومی­ترین نوع واکنش قلیایی سنگدانه­ها در جهان است و هنگامی بروز می­کند که واکنش بین محلول قلیایی درون حفره­ها و کانی­های سیلیسی در بعضی از سنگدانه­ها رخ دهد و تشکیل ژل قلیایی سیلیکات کلسیم بدهد.  ژل یاد شده آب را جذب نموده و افزایش حجم پیدا می­کند که در نتیجه ترک خوردن بتن را به همراه دارد. از واکنش های دیگر قلیایی سنگدانه­ها، واکنش قلیایی-کربناتی است. این واکنش وقتی رخ می­دهد که قلیایی­های سیمان با سنگدانه­های آهکی دولومیتی واکنش نشان دهند. واکنش قلیایی سنگدانه­های فعال بعد از عمل­آوری بتن صورت می­گیرد و سبب انبساط درونی و تخریب بتن می­گردد، لذا مقاومت پیوستگی FRP و بتن نسبت به زمان و تحت شرایط محیطی ناملایم نیازمند بررسی و درک عوامل مؤثر بر FRP هنگامی که در معرض شرایط محیطی مختلف قرار می­گیرد، می­باشد.[1] fibres reinforced polymer[2] Glass fibres reinforced polymer[3] Elcctrical Glassتعداد صفحه : 106قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید