دانلود تحقیق سازه های بنایی

ظرفیت برشی لرزه ای دیوار بنایی آجری مسلح شده با GFRP چکیده: با انجام آزمایشاتی روی 8 دیوار بنایی دارای ستون کمکی مسلح شده با فیبر پلیمر شیشه ای مسلح«GFRP »، ظرفیت برشی لرزه ای سازه دیوار بنایی آجری با جزئیات مورد بررسی قرار گرفت.

اولاً، ضریب اندرکنش ستون کمکی ψ، ضریب اصلاح شده ، ضریب آماری β و ضریب شرکت پذیری موثر ζ محاسبه شده اند، سپس، براساس مدل شکست دیوار بنایی آجری و مدل خرپایی FRP ، فرمول ظرفیت برشی لرزه ای دیوار بنایی آجری با ستون کمکی مسلح شده با FRP برقرار شده است.

که تشابه زیبایی با نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از تست دارد.

در نهایت فرمول طراحی ساده شده ظرفیت برشی لرزه ای در دیوار بنایی آجری مسلح شده با FRP در این مقاله پیشنهاد شده است.

فرمول طراحی برای تحقیقات اضافی یا برای مراجع طراحی در سازه های بنایی آجری می تواند استفاده شود.

1 – معرفی: استفاده از تکنولوژیهای مواد جدید در مرمت و مسلح کردن سازه های بنایی از نظر تکنیکی و اقتصادی بسیار جالب است.

امروزه FRP شانسی جدید را برای آرزوی مرمت، با پیشرفتی قابل ملاحظه در تقویت سازه های بنایی غیر مسلح ارائه می دهد.

اشوگلر اولین نفر در پیشنهاد و بررسی از فیبر پلیمر کربن مورق مسلح شده«CFRP » به عنوان ابزار تقویت سازه بنایی و ارائه یک مدل آنالیزی برای رفتار درون صفحه ای دیوار مسلح شده با CFRP در قاب تئوری ناحیه استرس بود.

کار سعادت منش، احسانی و دیگران، بروی تحقیقات آزمایشگاهی روی نمونه های بنایی غیر مسلح شده تقویت شده با عضو شیشه ای چسبنده با اپوکسی، متمرکز شد.

کلش روی سیستم مسلح شده خارجی ای شامل فیبر کربن برای دیوار های بنایی تست کرد.

نمونه ها می توانند مانع، بارهای جانبی ای که برابر با نیروهای اینرسی تولید شده از شتاب 0.3g می باشد، شوند ترایتافیلو رفتار مکانیکی، دیوارهای بنایی غیر مسلح تقویت شده با ورق های FRP چسبانده شده از خارج ( یا تسمه ها) با استفاده از مدلسازی ساده و بدست آوردن ظرفیت برشی سازه بنایی تقویت شده با ورق های FRP را بررسی کرد.

والوزی یک سری تستهای فشرده روی پنل های بنایی تقویت شده با ورق های FRP انجام داد.

در این تست 2 شکل مسلح کردن کشف شد: تسمه های ترتیب شبکه ای یا کاربرد تسمه های قطری عمود بر قطر بار گذاری شده.سیچی و دیگران، مدلی برای سازه های بنایی مسلح شده با CFRP به وسیله ی روشهای مخلوط کنی پیشنهاد کرد.

استرادفورد و دیگران اثر مد مسلح واثر دادن تساویهای طراحی ظرفیت برشی دیوار مسلح شده با FRP را بررسی کرد.

با وجود تحقیقات زیاد گذشته، فرمولی که برای محاسبه ی ظرفیت عمل نیروی برشی دیوار مسلح شده با FRP ایجاد شده بود در بیان شکلها و فاکتورها در نظر گرفته شده که در زیر ارائه شده، کمبود دارد: a) فرمولها ( فرمولهای مود قطری) فقط مناسب دیوارهای بنایی مسلح شده با ورق های قطری است که برای دیوارهای بنایی مسلح با ورق های افقی یا هر دو ورقهای قطری و افقی بی نیاز است.

b) از زمانیکه فرمولهای مود قطری در نظر گرفته شده است ، اثر مولفه ی عمودی نیروهای ایجاد شده توسط ورق های قطری، روی ظرفیت برشی نامیده گرفته شده است.

c) تمام فرمولهایی که ایجاد شده است بر اساس دیوارهای بنایی مسلح شده با FRP با مقاطع مستطیلی همانطور برای دیوار بنایی مسلح شده با ستون کمکی است، هیچ محاسبات مربوطی ارائه نشده است.

به منظور رفع کمبودهای فرمولهای کنونی 8 قسمت از دیوارهای آجری بنایی با ستون های کمی تقویت شده توسط GFRP و یک قسمت برای دیوار بنایی معمولی با ستون کوتاه اجرا شده است و محاسبات مربوطه و فرمولهای طراحی بر اساس سیستم تقویت شده خرپای FRP تولید شده است.

2) برنامه آزمایش: 2.1) طراحی نمونه: برای قیاس بین این تحقیق و دیگر بررسی ها پیکر اصلی نمونه ها، که هر کدام دارای ستون کوتاه است 240*240mm و ارتفاعی مشابه پیکر اصلی دارد، دارای بعد اسمی 1500*750*290mm است.

شکل 2 ترتیب تست را نشان می دهد.

ترکیبی از فشار عمودی (نشان دهنده بارها از سازه بالا ) و برشی درون صفحه ای به هر نمونه وارد میشود.

بار پیش تنیدگی عمود در میان 2 جک هیدرولیک مرتبط اعمال می شود این بار توسط یک تیر فولادی عکس العملی سخت در طول قسمت بالایی نمونه پخش شده است.

بار افقی «بار برشی» توسط زوج واکنش افقی به نمونه اعمال می شود.

مقاومت نمونه اساسا به جنبه های زیر بستگی دارد: مقاومت فشاری عملی آجر برابر با 10.15MPA و مقاومت فشاری ملات 2.5MPA است و مقاومت فشاری عملی ملات هر نمونه در جدول 2 نمایش داده شده است؛ مشخصاتGFRPیک سویه در جدول 1 ، در این کار آزمایشی ، 9 نمونه که در جدول 2 نشان داده شده است وجود دارند .

طرح تقویت هرنمونه در شکل3 و جدول2 نشان داده شده است.

بار افقی «بار برشی» توسط زوج واکنش افقی به نمونه اعمال می شود.

طرح تقویت هرنمونه در شکل3 و جدول2 نشان داده شده است.

قبل از اجرای GFRP ، نمونه ابتدا توسط برس سیمی از غبار و ملات های پراکنده شده پاک شد.

در این آماده سازی تمرکز بیشتر روی تمیز کردن اتصالات و جابجا کردن ملات اضافه و اعضای سست از سطح دیوار متمرکز می شود ، سپس لایه نازکی از رزین اپوکسی روی سطح دیوار توسط یک غلتک رنگ دستی اجرا می شود.

سپس مخلوطی از رزین اپوکسی و بخار سیلیس برای پر کردن اتصال و روان کردن سطح آماده شده قبل از اجرایGFRP استفاده می شود.

قبل از کاربرد روی دیوار ورق خشک در طول بریده می شود و اپوکسی با یک غلتک رنگ روی آن کار می شود.

برای کاهش حباب های هوای محبوس شده ، غلتک چندین بار روی ورق خیس حرکت داده می شود.

2.2 ) روش بار گذاری: مود کنترل جابجایی برای ثبت بار در نظر گرفته شده است.

با محاسبه بارگذاری عملی بر روی دیوارهای بنایی، ابتدا نیروی پیش تنیدگی عمودی N=380KNبه دیوار اعمال می شود.

سپس به بار افقی « p » می رسیم ، حداکثر بار افقی در طول اولین سیکل بارگذاری 80KN است، از دومین سیکل بارگذاری بار افقی حدود20KN افزایش داده می شود.

جابجایی کنترل خالص «≤ » جایی که وسط طول است، وقتی «≤ » به 1mm می رسد ، باید برای مود کنترل بار جایگزین شودو هر سیکل جابجایی افزایش 1mm دارد، اما بالای هر نمونه باید دور از این تغییرات باشد، تسست ها وقتی بار افقی به 85% مقدار ماکزیمم خود می رسد و یا اینکه نمونه ناگهان می شکند، متوقف می شود 2.3) نتایج تست: نتایج تست برای تمام نمونه ها در جدول 3 نشان داده شده است 3 ) ظرفیت برشی لرزه ای: 3.1 ) مود محاسباتی: بار برشی کل تحمل شده توسط نمونه تقویت شده Vu ، بطور قراردادی به 2 مؤلفه ی تجزیه می شود: بار برشی که توسط نمونه بنایی غیر مسلح مشابه تحمل شده« Vw » و افزایش در ظرفیت برشی به دلیل مقاوم سازی«Vgfrp » که توسط فرمول سوپرپوزیشن زیر بیان می شود: 3.2 ) سهم برشی ایجاد شده توسط دیوار غیر مسلح «Vw » بر اساس مطالعات گروه تحقیقاتی آیین نامه طراحی لرزه ای روی سازه بنایی آجری، مقاومت برشیFv دیوار غیر مسلح که به دلیل مود شکست پیوندسازی برشی است بصورت زیر بیان می شود: همانطور که می دانیم وقتی اصل تنش کششی دیوار بنایی مقاومت کششی نهایی خود را گسترش می دهد ترکهای کششی ظاهر می شود .

در این مقاله تساوی فشار برشی با اضافه کردن یک پارامتر آماری β در فرمول قراردادی ، بر اساس تئوری اصل تنش کششی پیشنهاد شده است.

در فرمول بالا مقدار مؤلفه آماری را با توجه به آنالیزهای آماری در اطلاعات مربوطه از تعداد زیادی از دانشگاه ها ،می توان 2.1 در نظر گرفت: بنابراین فرمول3 می تواند بصورت زیر نوشته شود: بعد از تعیین فرمول مقاومت برشی( 2 یا4 )، به محاسبه سطح برشی می رسیم که در این بخش باید توجه به ستون های کمکی که در سطح زوج برای رفع نیاز مسلح شدن در نظر گرفته شده ،معطوف شود.

برای در نظر گرفتن ستون کمکی که زوج بین ستون کمکی و بدنه اصلی دیوار آن را تضعیف می کند،مؤلفه اندرکنش کلاف قائم ψ پیشنهاد شده است، بنابراین ظرفیت برشی دیوار ستون کمکی Vwb می تواند به صورت زیر بیان شود: بطوریکه =A0 سطح مقطع بدنه اصلی دیوار و Ab =سطح مقطع ستون کمکی ،فرمولهای 2 و4 را با فرمول 5 جایگزین میکنیم و ظرفیت برشی دیوار غیر مسلح با ستون کمکی که از مود شکست پیوند سازی مجدد برشی Vab-m که از مود شکست فشاری برشی Vab-l هست هر دو را می توان به صورت زیر گرفت: 3.2 ) سهم برشی ایجاد شده توسط ورق های GFRP (Vgfrp ): 3سری از مود های مسلح کردن (افقی ،قطری و هردو) در این تست در نظر گرفته شده که در جدول 2 دوره می شود و در شکل 3 برای 3 مود فرمول های محاسبه ی ظرفیت برشی مربوطه تولید شده توسط ورقهای GFRP به شکل زیر است: مود محاسبات ظرفیت برشی برای نمونه های مسلح شده با مود مخلوط ورقهای FRP در شکل 5 نشان داده شده است.

نشان می دهد که ورق های افقی GFRP وجود ندارد.مود مسلح کردن مخلوط (شکل 5 ) می تواند مود قطری باشد.

ون لیمینگ فرض کرد که کرنش تسمه ی FRP با ورق های GFRP از لحاظ عرض متفاوت است این فرض هم می تواند اتخاذ شود و بنابراین نیروی کششی T ایجاد شده توسط ورق مورب GFRP می تواند بعد از داده شدن کرنش گرفته شود.

سپس 2 مؤلفه ی نیروی T (Tx و Ty ) وقتی زاویه ی کشش قطری به افق θ ایجاد شود می تواند محاسبه شود.

برای در نظر گرفتن سهم مؤلفه عمودی نیروTy در ظرفیت برشی مؤلفه ی اصطکاک غیر مستقیم µgf در نظر گرفته شده است.

سپس بر اساس تئوری تعادل در مکانیک، ظرفیت برشی ورقهای GFRP «Vghp » می تواند بصورت زیر در نظر گرفته شود: عموماً، سازه های با بیش از یک لایهFRP به صورت متقارن مسلح می شود.

به منظور کمک به این حالت فرمول محاسبات مربوط«9 » میتواند توسط معادله ی سوپرپوزیشن خطی در نظر گرفته شود.

در معادله بالاVgfrpx= ظرفیت برشی ایجاد شده توسط ورق های GFRP مورب، η=مؤلفه کاهش جای تعداد لایه های GFRP ،m =تعداد لایه های ورقهای GFRP ، Bgfi_x = عرض ورقهایGFRP مورب ، Egf =مدول الاستیسیته GFRP ، tgf = ضخامت اسمی GFRP ، nx =تعداد تسمه های ورق های مورب GFRP که جهت مشابه در فقط یک لایه است، θgf I =زاویه قطر کششی با افق، gfδ =مؤلفه تصحیحµgf ، gfi-xε= کرنش متوسط ورق های GFRP مورب.

در بسیاری از مقالات تکنیکی از جمله بعضی آیین نامه ها ، پیشنهاد شده است که مقدار مؤلفه ی gfµ ، 0.4 است، بنابراین در این مقاله gfµ است.این حقیقت که افزایش در ظرفیت برشی ایجاد شده توسط GFRP به مقدار آن بستگی ندارد،مؤلفه ی کاهشη ارائه شده وقتی که تعداد ورق های GFRP 1 است η=1 است.

در همین زمان ، مؤلفه ی اصلاح gfiδ ارائه می شود تا مقدار اثر طول ورق GFRP بر ظرفیت برشی لحاظ شود.

کشف شده که هرچه زاویه ی θ بزرگتر باشد سهم بیشتری برای ورق های GFRP مورب در ظرفیت برشی می تواند لحاظ شود،بنابراین مؤلفه ی اصلاح می تواند بصورت زیر توصیف شود: بطوریکه H = ارتفاع «دیوار» و H1 =ارتفاع پیش آمدگی ورقGFRP در جهت ارتفاع نمونه«دیوار» برای لحاظ ین نکته که ورق های GFRP مورب در شکل وجود ندارد، ظرفیت برشی ایجاد شده توسط تمام ورق های GFRP افقی Vgfp-s را هم می توان به صورت زیر گرفت: بطوریکه ns = تعداد تسمه ورق هایGFRP افقی، gfi-xε = کرنش متوسط ورق های GFRP افقی، bgfi-x =عرض ورق GFRP افقی ظرفیت برشی نمونه ها که دارای مود مسلح شدگی مخلوط هستند، را میتوان به 2 مؤلفه تبدیل کرد: بار برشی تحمل شده توسط ورق های GFRP مورب ( Vgfrp-x ) و همان بار برشی تحمل شده توسط ورق های افقی GFRP ( Vgfrp-s ) بر اساس روش سوپر پوزیشن ، فرمول محاسباتی برای این مود مسلح سازی مخلوط را می توان به صورت زیر نوشت: با جایگذاری Vgfrp-x و Vgfrp-s در معادله بالا (12 )، فشار بتن Vgfrp-h را میتوان به صورت زیر گرفت: بطوریکه Vgfrph=ظرفیت برشی نمونه که از نو ع مود مسلح شده مخلوط است، برای در