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 واكنش 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 واكنش 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 اول

کلیات

 

 

  • مقدمه

در سالهای اخیر پیشرفت­های زیادی در زمینه­ مهندسی زلزله و طراحی سازه­ها انجام گرفته است بگونه­ای كه 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 نمی­كند، 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 Glass

تعداد صفحه : 106

قیمت :14700 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 :        *       serderehi@gmail.com

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.