دانشگاه شهید باهنرکرمان

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی عمران

 پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه

 برسی رفتار دیوار برشی بتن مسلح مقاوم‌سازی‌شده با FRP به روش اجزاء محدود

استاد راهنما:

دکتر جواد سلاجقه

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده :
این پایان نامه ، نتایج یک مطالعه عددی و پارامتریک بر روی تأثیر تقویت دیوار برشی بتن مسلح با کامپوزیت  FRP و بکارگیری نتایج  حاصل از روش اجزاء محدود می باشد. برنامه اجزای محدود پیش روی اطلاعات تجربی مقایسه و کالیبره شده می باشد . سپس نتایج عددی به منظورارزش گذاری ظرفیت که به کمک منحنی های غیر خطی بار-  تغییر مکان دیوارهای برشی بتن آرمه تقویت شده معرفی و مورد بهره گیری قرار می گیرد. همچنین این برنامه برای ارزیابی کل منحنی بار- تغییر مکان شامل بخش الاستیک ، شکل گیری ترکهای برشی ،پیدایش ترک خوردگی و خردشدگی بتن به نحومطلوبی می تواند  مورد بهره گیری  قرار گیرد .برای مقاوم سازی موضعی دیوار برشی می تواند از اتصال صفحات فلزی یا الیاف کامپوزیتی FRP به بالا یا پایین دیوار برشی ویا در جهات مختلف نام برد برای افزایش سختی پیش از ترک خوردگی ، بار ترک خوردگی و ظرفیت خمشی نهایی دیوارهای برشی بتن آرمه می توان از صفحات الیافی کربنی استفاد نمود. صفحات الیافی کربنی که در اطراف ناحیه مفصل پلاستیک دیوار بتن آرمه  پیچیده می شوند علاوه بر تأمین مقاومت برشی کافی، محصور شدگی بتن در ناحیه پلاستیک را فراهم می آورد که باعث افزایش شکل پذیری دیواربتن آرمه
می گردد.
در این پایان نامه از یک برنامه آزمایشی برای مطالعه پروژه ها و طرح های مقاوم سازی  به مقصود افزایش قدرت برش و نیز شکل پذیری دیوارها بهره گیری شده می باشد. خاطر نشان می گردد که از یک آزمایش ابداعی هم برای افزایش احتمال کنترل نسبت نیروی برش به گشتاور خمشی و بار محوری بهره گیری شده می باشد. در این مطالعه، نمونه ای از یک دیوار بنام دیوار کنترل[1] که بر طبق قوانین ساختمان سازی پیش لرزه ای[2] طراحی شده بود، مورد آزمایش قرار گرفت و مکانیسم شکست برش غیر شکل پذیر[3] نشان داده گردید. در دو طرح دیگر مقاوم سازی از FRP[4] ها به مقصود  افزایش قدرت و شکل پذیری دیوار بهره گیری گردید. نتایج بدست آمده نشان داده می باشد که طرح های اجراء شده مقاوم سازی در جلوگیری از شکست برشی و افزایش قدرت دیوار کاملا موفق بوده اند. برای مطالعه، واکاوی غیر خطی اجزاء محدود[5] دیوارهای آزمایشی با بهره گیری از Solid65، که یک المان حجمی هشت گره‌ای می باشد برای مدلسازی بتن بهره گیری گردید. المان حجمی لایه‌ای، Solid46، جهت مدلسازی FRP بهره گیری شده می باشد. Solid46، یک مدل لایه‌ای از حجم سازه‌ای هشت گره‌ای جهت مدل کردن پوسته یا حجم لایه لایه می‌باشد. بارهای شکست پیش بینی شده و حتی توزیعات منوط به برش و کرنش با نتایج آزمایشی بدست آمده تطابق دارند. در این پژوهش، مدل تحلیلی دیگری مبتنی بر تئوری میدان فشار[6] و نیز مدلی دیگر برای مقاوم سازی دیوارهای بتنی مسلح با بهره گیری از FRP ها ارائه شده اند. از مدل تحلیلی نیز برای واکاوی دقیق انواع دیوارهائی که با بهره گیری از FRP مقاوم سازسی شده بودند، بهره گیری شده می باشد و مشخص گردید که  این مدل در پیش بینی جابجائی، بار نهائی و حالت یا نوع شکست موفق بوده می باشد. در پایان، مطالعه پارامتری هم به مقصود براورد اثر و پیامد پارامترهای مختلف روی کارآئی طرح و پروژه مقاوم سازی اجراء گردید.

انگیزه و هدف
تجارب بدست آمده ازگذشته نشان داده می باشد که دیوارهای بتنی مسلح مقاوم سازی شده در برابر بارهای جانبی موثر و کارآمد می باشند. اما در بعضی از موردها، این دیوارها ممکن می باشد با آسیب ها و خطرات جدی یا جزئی در طی حادثه ای زیرا زمین لرزه روبرو شوند، همچنانکه در بر مطالعه های محققینی زیرا فینتل[1](1995)، اردریک[2] و همکارانش (2003)، ساتچیوگلو[3] و همکارانش (2001)، سزن[4] و همکارانش (2003) و برزو[5](2004) گزارش گردید. تصاویر 1-1 تا 6-1 شکست های برشی را در 3 زمین لرزه های اخیر نشان می دهند. این نوع از شکست در دیوارهای خمشی بلند و متوسط مشترک می باشد و آنها توسط ترک های مایل[6] 45 درجه مشخص شده اند. دیوارهای بتنی بلند در حالتهای شکست و یاگسیختگی، نیاز به مقاوم سازی و نوسازی دارند. مقاوم سازی دیوار ممکن می باشد به مقصود حفظ نیروها باشد. نوسازی به معنای تعمیر یک دیوار آسیب دیده در اثر زلزله تا بازگرداندن قدرت و مقاومت اصلی یا سختی می باشد. بهره گیری از کامپوزیت های FRP در تعمیر و نوسازی سازه ها به عنوان یک تکنیک جدید شناخته شده می باشد. این نوع از مواد به لحاظ نسبت زیاد مقاومت به نسبت وزنی مشخص شده اند. بهره گیری از این نوع مواد، خصوصا در نو سازی و مقاوم سازی بناها و به ویژه در صنعت ساختمان سازی، تأثیر مهمی را ایفاء میکنند. در این برنامه تحلیلی، مقاوم سازی دیوارهای سازه ای پیش روی بارهای جانبی لرزه ای، با بهره گیری از کامپوزیت های FRP، مورد مطالعه واقع شده می باشد.
2-1- فصل بندی پایان نامه
این پایان نامه مشتمل بر 8 فصل می باشد. فصل 1 شامل مقدمه ای می باشد که اهداف و حیطه مطالعه را در بر میگیرد. فصل 2، مطالعه کلی از تحقیقات آزمایشی در خصوص بهسازی دیوارها، مطالعه تحلیلی مدل سازی دیوارها و روش های طراحی دیوارهای سازه ای را ارائه میدهد. فصل 3، جزئیات منوط به برنامه آزمایشی، تنظیم و ساختار آزمایش، طراحی و ساخت  انواع نمونه های دیوار را نشان میدهد. فصل4 برنامۀ آزمایشی و مدل سازی و طراحی نمونه ها می باشد فصل 5 نتایج برنامه آزمایشی را رائه میدهد و شامل بحث و مقایسه می باشد. فصل 6 مدل مرتبط به اجزاء محدود را تبیین میدهد که از آن برای واکاوی نمونه ها بهره گیری شده می باشد. فصل 7 مدل تحلیلی را توصیف می ‌کند که از آن برای واکاوی نمونه ها و بعضی از نمونه های آزمایشی[7] بهره گیری شده می باشد. فصل 8 اختصار ای از پژوهش، نتایج اصلی و نکاتی را در خصوص مطالعه های آینده ارائه میدهد.
 
1-2- دیوارهای سازه ای
در بخش زیر، تعریفی از دیوارهای سازه ای بتنی مسلح، انواع مختلف آنها، رفتار آنها، حالت های شکستگی و گسیختگی ، بارها، تحقیقات تحلیلی و  آزمایش های اجراء شده در خصوص دیوارهای سازه ای و نیز تعمیر و مقاوم سازی آنها ارائه شده می باشد.
1-1-2- تعاریف
دیوارهای بتنی به عنوان دیافراگم های عمودی می باشند که از آنها اساساً برای مقاوم سازی پیش روی بارهای جانبی در سازه بهره گیری میشود.
2-1-2- انواع دیوارهای سازه ای
دیوارهای سازه ای بنا بر نسبت نماء[9] دیوار (نسبت ارتفاع به طول) به دو گروه طبقه بندی می شوند.
1- دیوارهای بلند[10]
این نوع از دیوارها توسط نسبت زیاد ارتفاع به طول مشخص شده ا ند. در این نوع از دیوارها جزء اصلی تغییر شکل، تغییر شکل خمشی می باشد، اما بایستی گفت که تغییر شکل برش در مقایسه با آن کم می باشد.این نوع از دیوارها در ساختمان هائی با اندازه بلند و متوسط بهره گیری میشود. Bachmann  در سال 1999 برنامه تحقیقاتی جامعی را در خصوص سیستم  های دیوار سازه ای بلند اجراء نمود. او آزمایشات چرخه ای، دینامیکی و شبه دینامیکی را بر روی نمونه هائی از دیوارها (دیوارهائی در مقیاس بزرگ) اجراء نمود و حالت های مختلف شکست و گسیختگی را گزارش نمود و در نهایت به مقایسه نتایج آزمایشات مختلف پرداخت.
2- دیوارهای کوتاه[11]
این نوع از دیوارها توسط نسبت کم ارتفاع به طول مشخص شده اند. تغییر شکل برش، درصد زیادی از تغییر شکل را منجر میشود. در این نوع از دیوارها، روی دادن شکست خمشی غیر محتمل می باشد. این نوع از دیوارهای در بناهائی زیرا مدارس، مراکز خرید و … کاربرد دارند. خاطر نشان می گردد که در این ساختمان ها از دیوارهای بتنی مسلح به مقصود مقاوم سازی پیش روی بارهای جانبی بهره گیری میشود. چنین دیوارهائی در رآکتورهای هسته ای هم کاربرد دارند. Doostadr در سال 1994 به مطالعه مشخصات منوط به تغییر شکل غیر قابل ارتجاع و نیز مقاومت و  یا قدرت دیوارهای ذکر گردیده پرداخت. او حتی آزمایشاتی را بر روی دیوارهائی با نسبت نماء 75/0 و 1/0 اجراء نمود. اجزاء تغییر شکل منوط بر برش و خمشی می باشند که به گونه برابر در چنین دیوارهائی لحاظ شده ا ند و تقریبا 80 درصد تغییر شکل کلی را تشکیل داده اند. آزمایش Palermo در سال 1998 در خصوص دیوارهای بالدار کوتاه[12] تحت بارگذاری چرخه ای استاتیک بود که با انجام این آزمایش، بدین نتیجه رسید که این دیوارها منحنی های هیسترزیس[13] را با پخش انرژی کم، در مقایسه با دیوارهای برشی بلند، تولید می کنند. خط تقسیم بین دو نوع دیوارها چندان بارز و مبرهن  نیست.
3-1-2- بارها
دیوارهای بتنی مسلح به سه نوع از بارها بنام بارهای جانبی در صفحه[14]، بارهای عمودی[15] و بارهای خارج از صفحه[16] ارجاع داده شده اند.
1- بارهای جانبی در صفحه
اساسا دلیل روی دادن چنین بارهائی اثرات و پیامدهای باد یا زلزله می باشد. مقاوم سازی این بارها، تأثیر و موضوع اصلی دیوارهای سازه ای می باشد. بر خلاف بارهای گرانشی، این بارها به لحاظ بزرگی و مسیر (جهت) فرق می کنند و مساله بایستی در واکاوی و نیز طراحی لحاظ شوند. بخش زیادی از تحقیقاتی که منوط به دیوارهای سازه ای به مطالعه این نوع از بارها اختصاص یافته می باشد.
2- بارهای عمودی
اگرچه مقاوم سازی بارهای جانبی تأثیر اصلی در  دیوارهابتنی را دارند،اما در کنارآن بارهای ثقل یا گرانش عمودی می باشند. این بار روی رفتار دیوارهای سازه ای بلند اثر می گذارد و بایستی در هر مطالعه که مرتبط به واکاوی و طراحی دیوارها می باشد، لحاظ گردد. بار محوری، مقاومت را نسبت به شکست برشی باافزایش نیروی اصطکاک به  موازات صفحه شکست افزایش می دهد و حتی باعث افزایش مقاومت خمشی بتن مسلح و نیز کاهش قدرت برش میشود، که بنا بر نظریه Taghdi و همکارانش[17] در سال 2000، احتمال شکست یا گسیختگی ناشی از فشار قطری را افزایش میدهد. به علاوه، بار محوری، شکل پذیری خمیدگی یا انحناء[18] را افزایش می دهد.
3- بارهای خارج از صفحه
دیوارها در مقاوم سازی بارهای خارج از صفحه کارآمد و موثر نمی باشند. اکثریت محققان مقاومت دیوارها را نسبت به این بارها نادیده می گیرند. اما، بعضی از تحقیقات در خصوص رفتار خارج از صفحه دیوارهای پایه یا ستون پل[19] انجام شده اند، زیرا تجارب بدست آمده از زلزله های گذشته نشان داده می باشد که این مسیر می تواند برای دیوارهای پل بحرانی باشد .Abu Shadi. و همکارانش[20] در سال 2000 مدل تحلیلی را به مقصود توصیف رفتار دیوارها توسعه دادند و به مقایسه نتایج این مدل با 7 نمونه های دیگر دیوارهائی پرداختند (این دیوارها در مقیاس 2/1 بوده و تحت بارهای چرخهای آزمایش شده بودند) و در نهایت به نتایج خوبی دست یافتند.
4-1-2- حالت های شکست و گسیختگی
به مقصود مقاوم سازی دیوارهای سازه ای، بایستی انواع مختلف شکست ها را پیش بینی نمود و از آنها جلوگیری به اقدام آورد. چندین نوع از حالتهای مختلف شکست وجود دارند که ما در زیر به بعضی از آنها تصریح خواهیم نمود.
1- شکست خمشی
اساساً این نوع از شکست در دیوارهای بلند رخ میدهد. در دیوارهای سازه ای که به خوبی طراحی شده اند، در آغاز فولاد جهت کششی[21]، در بخش بیشترین گشتاور، دیده میشود و سپس بتن جهت فشار و فشردگی[22] خرد میشود. اما خرد گردید بتن در دیوارهائی با طرح دفاعی رخ می دهد. در نهایت ممکن می باشد شکست فولاد کششی یا فولاد فشار رخ دهد. تحت بارگذاری مداوم، فولاد فشاری ممکن می باشد کج گردد یا تاب بردارد. نمونه هائی از مطالعه های انجام شده  که دال بر این نوع از شکست می باشند شامل مطالعه های Lefas و همکارانش[23] در سال 1990 و Iso و همکارانش[24] در سال 2000 می باشد.



تعداد صفحه :140
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد: ارزیابی پاسخ لرزه ای سازه ها تحت زلزله نزدیک گسل

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

دسته‌ها: عمران