Get a site

پایان نامه 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 نامه ‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ 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 ۱۳۹۰

 
 
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

۱-۱ مقدمه ۱
۱-۲  ضرورت انجام تحقیق . ۲
۱-۳ اهداف تحقیق ۳
۱-۴ روش تحقیق ۳

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته

۲-۱ مقدمه . ۵
۲-۲ خصوصیات مواد مرکب . ۶
۲-۲-۱ الیاف تشکیل دهنده ۶
۲-۲-۲ خصوصیات ماتریس ۱۰
۲-۲-۳ فرآیند ساخت مواد مرکب . ۱۱
۲-۲-۴ استفاده از FRP در سازه­های بتن آرمه ۱۱
۲-۲-۵ مقایسه­ FRP و فولاد در مقاوم­سازی سازه­ها . ۱۷
۲-۳ تحقیقات انجام شده بر روی تقویت تیرها با FRP ۱۸
۲-۴ تحقیقات انجام شده بر روی واکنش قلیایی سنگدانه­ها ۲۱
۲-۴-۱ مقدمه ۲۱
۲-۴-۲ واکنش قلیایی- سیلیسی ۲۲
۲-۴-۳ واکنش قلیایی-­سیلیکاتی ۲۲
۲-۴-۴ واکنش قلیایی- کربناتی ۲۲
۲-۴-۵ سایر واکنش­های قلیایی سنگدانه­ها ۲۳
۲-۴-۶ برخی ازتحقیقات انجام گرفته در خصوص واکنش قلیایی سنگدانه­ها ۲۳
۲-۵ تحقیقات انجام شده بر روی دوام تیرهای تقویت شده با FRP . ۲۵

فصل سوم : مواد

۳-۱ مقدمه ۲۹
۳-۲ سیمان . ۲۹
۳-۳ سنگدانه­ها . ۳۰
۳-۳-۱ آزمایش­های تشخیص فعال بودن سنگدانه­ها ۳۱
۳-۳-۲ عوامل مؤثر بر واکنش قلیایی سنگدانه‌ها در بتن ۳۳
۳-۳-۳ نسبت بحرانی . ۳۴

 

۳-۴ بتن . ۳۵
۳-۵ فولاد . ۳۷
۳-۶ FRP و رزین ۳۷

فصل چهارم: روش کار

۴-۱ مقدمه . ۳۹
۴-۲ طراحی تیرها ۳۹
۴-۲-۱ طراحی تیرهای بتن مسلح. ۴۱
۴-۲-۲ محاسبه­ی ظرفیت خمشی تیرهای تقویت شده با GFRP. ۴۴
۴-۳ برنامه­ی آزمایشگاهی ۴۸
۴-۳-۱ تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسه­ی غیرفعال ۵۰
۴-۳-۲ تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسه­ی فعال ۵۱
۴-۴ آماده سازی نمونه­های آزمایشگاهی ۵۲
۴-۵ چگونگی انجام آزمایش . ۵۳

فصل پنجم: نتایج آزمایشات

۵-۱ مقدمه . ۵۵
۵-۲ اندازه گیری انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه­ها ۵۵
۵-۳ نتایج آزمایش خمش تیرها ۵۷
۵-۳-۱ منحنی بار تغییر مکان و مد گسیختگی تیرها. ۵۸
۵-۳-۲ تأثیر دورپیچ نمودن تیرها در انتهای ورقGFRP. ۶۶

فصل ششم: نتیجه ­گیری و پیشنهادها

۶-۱ مقدمه. ۶۸
۶-۲ نتیجه ­گیری . ۶۸
۶-۳ موارد پیشنهادی جهت تحقیقات آتی. ۶۹

 

فهرست منابع ۷۰

فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                                       صفحه
 

جدول ۲-۱: مقایسه کیفی الیاف شیشه نوع E ، الیاف کربن با مقاومت زیاد و الیاف آرامید ۷
جدول ۲-۲: خصوصیات ماتریس­ها. ۱۱
جدول۳-۱: نتایج آزمایش شیمیایی تعیین درصد قلیایی معادل سیمان نوع۲ یاسوج ۲۹
جدول۳-۲: نتایج آزمایش شیمیایی و فیزیکی سیمان یاسوج ۳۰
جدول۳-۳: نتایج آزمایش ملات­ منشوری بر روی ماسه فعال ۳۳
جدول ۳-۴: طرح اختلاط بتن­های مورد استفاده در این تحقیق ۳۵
جدول ۳-۵: نتایج آزمایش کشش مفتول فولادی. ۳۷
جدول ۳-۶: مشخصات الیاف GFRP   استفاده شده در تقویت تیرها. ۳۸
جدول ۳-۷: مشخصات رزین استفاده شده. ۳۸
جدول ۴-۱: مقاومت فشاری نمونه­های مکعب. ۴۰
جدول ۴-۲: ضرایب کاهش محیطی برای مصالح FRP ۴۶
جدول ۴-۳: چگونگی گروه­بندی تیرها. ۵۰
جدول ۵-۱: نتایج اندازه ­گیری انبساط نمونه­های نگهداری شده در محلول قلیا. ۵۶
جدول ۵-۲: جزئیات ثبت داده­ ها برای کلیه­ی تیرها ۵۸
جدول ۵-۳: نتایج تست تیرها ۵۹
جدول ۵-۴: نتایج تیر دورپیچ شده با یک لایه­ی ۵ سانتیمتری در انتهای ورق GFRP ۶۶

فهرست شکل­ها
عنوان                                                                                                                                                    صفحه
 

شکل (۲-۱). اجزای تشکیل دهنده­یFRP. ۷
شکل (۲-۲). انواع پوشش­های FRP و میلگردهای GFRP ۸
شکل (۲-۳). منحنی تنش –کرنش ۱۲
شکل (۲-۴). تقویت خمشی تیر بتن آرمه با ورقه­ی FRP. ۱۴
شکل(۲-۵).  الگوهای مختلف تقویت برشی. ۱۴
شکل (۲-۶). تقویت خمشی تیر بتن ارمه با ورقه­ی FRP و نوار انتهایی U شکل. ۱۴
شکل (۲-۷). الگوی تقویتی یکپارچه و منقطع. ۱۵
شکل (۳-۸ ). تقویت برشی و خمشی تیر بتن آرمه با FRP. ۱۵
شکل (۲-۹).  بکار بردن نوار مورب برای تقویت برشی تیر بتن آرمه. ۱۵
شکل (۲-۱۰). حالات مختلف تقویت ستون با FRP ۱۶
شکل (۲-۱۱). عدم محصور­شدگی مناسب برای ستون مربع مستطیل و تبدیل آن به ستون بیضوی یا دایروی برای ایجاد محصور­شدگی مناسب و کافی 16
شکل (۲-۱۲). تقویت اتصال . ۱۷
شکل (۲-۱۳). وضیعت تیرها و سطح مقطع آنها. ۱۹
شکل (۲-۱۴). سطح مقطع و چگونگی تقویت تیرها ۲۰
شکل(۲-۱۵). سطح مقطع تیرها ۲۵
شکل (۲-۱۶). نحوه­ی آزمایش تیرها. ۲۵
شکل (۳-۱). نمودار سن- درصد انبساط واکنش قلیایی ماسه فعال. ۳۳
شکل (۳-۲). چگونگی انجام آزمایش کشش مفتول. ۳۷
شکل (۳-۳). ورق GFRP و ظرف رزین ۳۸
شکل (۴-۱). قالب­های مکعبی و عمل­آوری نمونه­های مکعبی. ۴۰
شکل (۴-۲). سطح مقطع تیرها ۴۰
شکل (۴-۳). 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(۴-۴). اعمال نیرو به تیر. ۴۳
شکل (۴-۵). سطح مقطع تیرهای مسلح . ۴۴
شکل (۴-۶).  نمودارتنش- کرنش مقطع مستطیلی دارای فولاد فشاری تحت خمش. ۴۵
شکل (۴-۷).  سطح مقطع تیرهای تقویت شده با GFRP ۴۶
شکل (۴-۸).  میلگرد گذاری تیرها شکل ۴۹
شکل (۴-۹).  قالب­بندی و بتن­ریزی تیرها. ۴۹
شکل  (۴-۱۰). تیرهای غیر مسلح جهت اندازه ­گیری انبساط ۴۹
شکل (۴-۱۱). نگهداری تیرها در اطاقک رطوبت ۵۱
شکل ۴-۱۲ نگهداری تیرها در محلول هیدروکسید سدیم. ۵۲
شکل (۴-۱۳).  مخلوط اپوکسی ۵۲
شکل(۴-۱۴).  تقویت تیر با GFRP. ۵۳
شکل(۴-۱۵). تیر تحت بارگذاری، (a) تیر تقویت نشده، (b) تیر تقویت شده با GFRP ۵۳
شکل (۴-۱۶).  چگونگی آزمایش نمونه­ها. ۵۴
شکل (۵-۱). ترک­های نقشه­ای بر اثر انجام واکنش قلیایی سنگدانه­های فعال ۵۶
شکل (۵-۲) نمودار سن – درصد انبساط نمونه­ی ساخته شده با ماسه­ی معدن آذربایجان شرقی. ۵۷
شکل (۵-۳). نمودار بار تغییر مکان تیرها در دمای ۲±۲۳ درجه­ سانتی­گراد و رطوبت ۶۵ درصد ۶۰
شکل (۵-۴). نمودار بار تغییر مکان تیرها در محلول هیدروکسید سدیم ۶۰
شکل (۵-۵). نمودار بار تغییر مکان  برای کلیه­ی تیرها . ۶۱
شکل (۵-۶). مد گسیختگی تیر B1 ۶۱
شکل (۵-۷). مد گسیختگی تیرهای گروه B2 ۶۲
شکل (۵-۸). مد گسیختگی تیرهای گروه B3 ۶۳
شکل (۵-۹). مد گسیختگی تیرهای گروه B5 ۶۴
شکل (۵-۱۰). مد گسیختگی تیرهای گروه B7. ۶۵
شکل (۵-۱۱). مد گسیختگی تیرهای گروه B8. ۶۶
شکل (۵-۱۲). نمودار بار- تغییر مکان برای تیر دورپیچ شده و تیرهای B1 و B2 ۶۷
شکل (۵-۱۳). مد گسیختگی تیر دورپیچ شده با یک لایه­ی ۵ سانتیمتری در انتهای ورق و نزدیک   تکیه­گاه ۶۷

فصل اول
کلیات
 
 

  • مقدمه

در سالهای اخیر پیشرفت­های زیادی در زمینه­ 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 ۱- خطاهای محاسباتی ۲- اشتباه در ساخت و اجرا ۳- ضعف آیین­نامه­های قدیمی ۴- تغییر کاربری سازه و بارهای  بهره ­برداری وارده به سازه ۵- خوردگی و زنگ زدگی آرماتورها و . . . ضوابط آیین نامه­های جدید را ارضا نمی­کند، به همین جهت تقویت         سازه­ها با پلیمرهای مسلح شده با الیاف [۱](FRP) به شکل صفحه یا ورق، مزایای اقتصادی قابل توجهی در صنعت ساختمان ایجاد می­ کنند. پیشرفت­های اخیر در FRP اشاره می­ کند 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 بهره ­برداری 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 می ­تواند 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 می ­تواند 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 [۲](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 می ­تواند 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 ۱۹۴۰(۱۳۱۹شمسی) در ایالات متحده گزارش شده است[۱]. 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 می­ کند 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 می­ کند 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.
[۱] fibres reinforced polymer
[2] Glass fibres reinforced polymer
[3] Elcctrical Glass
تعداد صفحه : ۱۰۶
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

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

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

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

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.