مقاوم سازی تیر مركب بتن - فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن) 19 ص

مقاوم سازی تیر مركب بتن ـ فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن) خلاصه: همواره استفاده از موادكمپوزیتِ پیشرفته برای احیای فرسودگیِ زیر بنا سرتاسر جهان را مقاوم سازی تیر مركب بتن - فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن) 19 ص|40216549|bother|مقاوم سازی تیر مركب بتن فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن) 19 ص,مقاوم سازی تیر مركب بتن فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن),دانلود مقاوم سازی تیر مركب بتن فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن),دانلود تحقیق مقاوم سازی تیر مركب بتن فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن) 19 ص,دانلود تحقیق مقاوم سازی تیر مرکب
در حال حاظر فایل کامل و برتر با عنوان مقاوم سازی تیر مركب بتن - فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن) 19 ص آماده دریافت می باشد برای مشاهده جزئیات فایل به ادامه مطلب یا دریافت فایل بروید.

مقاوم سازی تیر مركب بتن ـ فولادبا استفاده از CFRP (پروژه تكنولوژی بتن)

خلاصه: همواره استفاده از موادكمپوزیتِ پیشرفته برای احیای فرسودگیِ زیر بنا سرتاسر جهان را در بر گرفته است.تكنیك های موجود در عرف فعلی برای تقویت پل های غیر استانداردگران و وقت گیر است وبه كار ونیروی انسانی زیادی دارد.چند روش جدید از لایه های فیبرهای تقویت شده پلیمری (FRP) برای اهداف تعمیر وبازسازی استفاده كردند،كه این فیبرها دارای وزن كم ومقاومت بالا هستند ودربرابر خوردگی نیز مقاوم اند.ظرفیت باربری تیر مركب بتن ـ فولاد با استفاده از فیبركربن تقویت شدة پلیمری (CFRP) كه با چسب اپوكسی چسبانده شده اند و برای مقاومت در برابر كشش ساخته شده اند می تواند بطور قابل بهبود یابد.این مقاله نتایج مطالعه و تحقیق بر روی رفتا تیر مركب بتن وفولاد كه با ورق های CFRP تقویت شده است در زیر بارهای استاتیكی را ارائه می دهد.جمعاً سه اندازة بزرگ تیر مركب كه از تیرهای فولادی با سایز13.6 ×W355 - A36 ودالی بتنی به ضخامت 75mmو عرض910mm ساخته شدو مورد آزمایش قرار گرفت.ضخامت ورق های CFRP ثابت بود ولی تعداد آنها در هر نمونه بصورت یك،سه وپنج لایه بود.نتایج آزمایش نشان داد كه ورق های CFRP چسبانده شده با اپوكسی ظرفیت باربری نهایی تیر مركب را افزایش می دهد و رفتار آن را می توان تا حد قابل قبولی با روش های سنتی محاسبه پیش بینی كرد.

معرفی

در طی35 سال گذشته انجمن راه و حمل و نقل آمریكا(AASHTO) و وزارت راه و ترابری دولت فدرال(FHWA) برنامه هایشان را برای ارزیابی پل ها در هر شش ماه یكبار ارتقا داده اند معلوم شد كه یك سوم پل های بزرگ راه های ایالات متحده كه مورد بررسی قرار گرفته بودند غیر استاندارد هستند. براساس آخرین اطلاعات و آمار مركزملی فهرست پل ها (NBI) تعداد پل های بزرگ راه ها كه عملاً منسوخ

شده‌اند بیش از 81000 است.

بیش از 43 درصد این پل ها از فولاد ساخته شده اند.پل های فولادی جزء گروهی بودند كه در گزارش NBI بیشترین تأكید در بازسازی آن ها گوشزد شده بود. زنگ زدگی، نقص در نگه داری مناسب و خستگی جزئیات آسیب پذیر مشكلات عمده در پل های فولادی بود.همچنین تعداد زیادی از این پل ها برای تحمل بار عبور مرور بیشتر نیاز به ارتقا و احیا خواهد داشت.در گزارشات NBI همواره قید شده است كه تعمیر ونوسازی احیاء به صرفه تر از ساخت دوباره یك پل جدید است.هزینة بازسازی وتعمیردراكثرمواردخیلی ارزان ترازدوباره ساختن است همچنین به وقت كمتری نیزنیازدارد.درنتیجه مدت كمتری خدمات شهری دچار اختلال می شود.با توجه به منابع محدود برای كاستن از مشكلات مربوط به پل های فولادی نیاز به مواد جدید و نو و روش های مقرون به صرفه بدیهی است .

برتری خواص فیزیكی و مكانیكی FRPها آن ها را به موارد خوبی برای تعمیر و بازسازی سازه ها بدل كرده است.FRP ها از نخ هایی با مقاومت بالا ساخته شده اند؛(با مقاومت كششی بیش از 2گیگا پاسكال)مثل شیشه،كربن كولار (نوعی فیبرصند گلوله) كه در شبكه از رزین گذاشته شده است. كمپوزیت های شیشه(فایبر گلاس) به آسانی در دسترس هستند و واقعاً هم ارزان هستند.آنها در مصالح ساختمانی از جمله بتن به كار رفته اند ولی ضریب كششی كم این كمپوزیت ها آن ها را برای تقویت وتعمیر سازه های فولادی بلا استفاده كرده است در حالی كه CFRP ها خواص میكانیكی قابل ملاحظه ای از خود نشان می دهند به طوری كه مقاومت كششی آن 1200مگا پاسكال ومدول الاستیسیتة آن ها بیش از 140گیگا پاسكال است.همچنین ورق های CFRP كمتر از یك پنجم فولاد وزن دارد و در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم اند.

لایه های CFRP با ضریب مدول كششی بالا كه بوسیله اپوكسی چسبانده شده اند می توانند در برابر تنش های كششی یك عضو كششی مقاومت كنند و سختی تیر سراسری را افزایش دهند.با اضافه كردن لایه های CFRP به عضو كششی تنش در آن كاهش خواهد یافت و به همین ترتیب مدت زمان تسلیم عضو نیز بهبود خواهد یافت.در طول یك دهه اخیر پژوهش های زیادی بر روی تعمیر و بازسازی تیرهای بتنی بوسیله FRP ها كه اپوكسی بهم چسبانده شده اند صورت گرفته است ولی پژوهش های اندكی در مورد استفاده از این مواد برای تقویت تیرهای فولادی و تعمیرشان به وسیله این مواد انجام شده است.

این مقاله تأثیر CFRP های چسبانده شده با اپوكسی را در تنش موجود در بال تیر آهن به كار رفته در یك تیر مركب بتن ـ فولادو همچنین بهبود ظرفیت باربری وسختی آن را مورد بررسی قرار می دهد.

كارهای قبلی

معمولی ترین روش مرمت پل ها موارد زیر هستند

1ـ تقویت اعضا

2ـ اضافه كردن تعداد اعضا

3ـ افزایش رفتار كمپوزیت(یكپارچة مركب)

4ـ ایجاد پیوستگی در استحكام

5ـ پُستtensioning

به كلی روش های سنتی كه دربالا ذكر شد به ماشین آلات سنگین و قطع خدمات شهری به مدت طولانی نیاز دارند و بسیار گران هستند.و در بیشتر موارد میزان منابع مورد مصرف برای حل مشكل را هم در نظر نمی گیرند.

به عنوان مثال، سالها استفاده از ورق های فولادی جوش داده شده برای تعمیر و تقویت سازه های موجود عمومی ترین روش برای این كار بوده است. اولین استفاده از این روش، به سال 1934 در فرانسه برمی گردد در زمانی كه یك پل 73 ساله تقویت شد. ضعف های عمومی ورق های جوش داده شده موارد زیر هستند:

1ـ برای آوردن و جوش دادن ورق های فولادی به ماشین آلات سنگین نیاز بود.

2ـ حساسیت جزئیات جوش در برابر فرسودگی

3ـ امكان ایجاد خوردگی (سوختن) در اثر شوك الكتریكی ما بین صفحات و عضو موجود برای اتصال آن ها به هم پژوهش های زیادی بر روی استفاده از ورق های فولادی به هم چسبیده با اپوكسی برای تقویت سازه های بتنی و فولادی انجام شده است. اولین گزارش به سال1964 برمی گردد در بندر«دوربان» در آفریقای جنوبی ، كه تقویت در یك تیر بتنی در هنگام ساخت به صورت تصادفی جا مانده بود. ( تیر مسلح نبود ). تیر بتنی با ورق های فولادی بوسیله اپوكسی در برابر تنش كششی مقاوم شد. در ژاپن نیز با همین روش بیش از 200 بزرگ راه مرتفع بتنی كه معیوب بودند تقویت شدند.

در یك تحقیق اجرا شده در دانشگاه مریلند، چسباندن و پیچ كردن انتهای ورق های فولادی به تیرهای فولادی برای ایجاد یك تیر محكم در افزایش مدت فرسودگی سیستم مورد بررسی قرار گرفت آن ها عمر فرسودگی را 20 برابر حالت جوش دادن صفحات گزارش دادند.

در تحقیق دیگری كه در دانشگاه فلوریدای جنوبی اجرا شد، امكان استفاده از CFRP در تعمیر پل های دارای تیر مركب بتن ـ فولاد مورد بررسی قرار گرفت. آن ها جمعاً 6 تیر آهن با مقطع 11×W203 را به یك دال بتنی با عرض 711 میلی متر و ضخامت 115 میلی متر متصل كردند. ورق های CFRP مورد استفاده در این تحقیق65/3 متر طول 150 میلی متر عرض داشتند كه دارای دو ضخامت متفاوت 2و5 میلی متر بودند. در آن تحقیق ذكر شد كه لایه های CFRP توانستند ظرفیت نمایی باربری تیرهای مركب را به میزان قابل توجهی بالا ببرند.

فوائد استفادة مواد مركب پیشرفته در پل هایی كه در حال خراب شدن هستند،در دانشگاه ایالتی دِلاوِر مورد بررسی قرار گرفت.در یك بخش از آزمایشاتشان در اندازه كوچك آن ها8 تیرآهن با مقطع 4.5 × W203 به طول 52/1 را در پنج آرایش متفاوت به كار بردند.آن ها متوسط افزایش مقاومت را در سیستم تجهیز شده باCFRP را 60 درصد گزارش دادند

.همچنین آن ها دو تیر بطول 4/6متر كه دچار خوردگی بودند آزمایش وتعمیر كردند كه تیرها از نوع پروفیل های استاندارد I شكل IPB با عرض بال 230 میلی متر بودند.نتایج آن نشان داد كه در سختی حدود 25% و در ظرفیت باربری نمایی 100% افزایش داشته اند.

با توجه به این كه تحقیقات كمی برروی تأثیر ورق هایCFRP چسبیده شده با اپوكسی برای تحمل تنش بال تیر مركب بتن وفولاد انجام شده است این تحقیق برای بررسی این متد اجرا شده است. نتایج تجربی نیز با متدهای سنتی محاسبه مقایسه شده اند مؤلفان این مقاله در یك مقاله جداگانه ارتباط خوردگی در اثر شوك الكتریكی را زمانی كه CFRP در اتصال با فولاد استفاده شده اند را بررسی كرده اند نتایج این تحقیق حاكی از آن بود كه خوردگی های در اثر شوك الكتریكی مهم نیستند ولی می توان باگذاشتن یك نازك چسب یا یك لایه كمپوزیت غیر فلزی بین فولاد و CFRPهمین ضررها را نیز كاهش داد.

تحقیق تجربی

تاثیرورق های CFRP چسبانده شده با چسب اپوكسی در بالابردن ظرفیت بار بری نهایی تیرهای مركب در سه اندازه بزرگ از تیرهای تقویت شده با ورق های فیبر كربن كه عمل پل تراسیون* بر روی آن ها انجام شده مورد بررسی قرار گرفته است.(پل تراسیون در آخر مقاله توضیح داده شده است)به منظور مشاهدة تأثیر این تكنیك،سه حالت مختلف ازورق های CFRP مورد بررسی قرار گرفته است. تیرهای یكجور بوسیله ورق های یك،سه و پنج لایه مقاوم شده اند.طول سرتاسری ورق هایCFRP یكسان بود و محل برش برای هر لایه برای جلوگیری از خرابی ناگهانی در نقاط انتهایی به دلیل تمركز تنش به صورت دال بری بود.

مواد:

اندود چسب

چسب لزج و غلیظ اپوكسی كه دارای دو جزء تركیبی است برای چسباندن لایه به سطح بال تیرها به كار برده شده است نسبت تركیب اپوكسی به صورت یك حجم رزین (بیسفنولA قلیایی) و یك حجم سخت كننده(پلی اتیلن پلی آمین)است. این اپوكسی دارای زمان گِرس اولیه 30 دقیقه ای است(در دمای اتاق)0 بعد از دو روز در دمای 25C گِرس نهایی را دارد این اپوكسی سریعاً سخت می شود و برای موارد كار در بالای سر ایده آل است.

اپوكسی

چسب با غلظت كمتر اپوكسی برای چسباندن لایه ها به یكدیگر به كار برده شده است نسبت تركیب اپوكسی دو حجم رزین (بیسفنولA قلیایی) و یك حجم سخت كننده (پلی آمید) است این اپوكسی دارای زمان گِرس اولیه یك ساعت در دمای اتاق و بعد از 7 روز در دمای 25co گِرس نهایی را دارد این اپوكسی مدت بیشتری به صورت ژلاتینی است و ویكوزیتة كمتری دارد و برای تضمین پر كردن كوچكترین فصای خالی مابین ورقه های CFRP به كار برده شده است .

CFRP

ورق استفاده شده از نوع فیبر كربن كه عمل پل تراسیون بر روی آن انجام شده است، یك سویه با عرض 1.27 میلی متر است . بعد از تست 16 عدد از نوارهایی با طول 400 میلی متر و عرض 25 میلی متر،مقاومت كششی در حدود 2137 مگا پاسكال ، مدول الا سیسته 144 گیگا پاسكال و نسبت پواس 0.34 به دست آمد . نمودار تنش كرنش برای نوارهای CFRPدر كشش تك محوری در شكل1(a) نشان داده شده است.