دانلود تحقیق تقویت دیوار ها

مهندسی زیر سازه این مقاله یک برنامه آزمایشی را ارائه می دهد که به موضوع تقویت برشی به وسیله سیستم های FRP دیوار های URM ساخته شده با واحدهای رسی می پردازد.

پنج پانل بنایی رسی با ترکیب FRP به شکل ورقه ها و میله ها تقویت شده و به منظور لحاظ کردن عملکرد برش آنها در طول قطر دیوار بارگذاری شدند.

ابعاد پلانهای بنایی m22/1*22/1 و به ضخامت mm120 بودند.

از تکنیکهای گزارش شده ساختمانی برای میله ها استفاده می شود.

این تکنیک شامل قراردادن میله های FRP در مفصل های بستر بنایی است.

از سوی دیگر، برای ورقه ها از تکنیک قراردادن دستی استفاده می شود.

نتایج، کارآیی عملکرد برش در حال افزایش دیوارهای چینه URN را برحسب ظرفیت و شکل پذیری ظاهری نشان می دهند.

مقدمه: وقتی بار پلان بر روی دیوار کشیده شده اعمال شود، ظرفیت نهایی را میتوان به آسانی به دست آورد و دیوار URM فرو می ریزد.

تأثیر اصلی این نوع بار عبارت است از تنش برشی که بوسیله ترکهای موجود در سراسر طول و با امتداد گسیختگی برش قابل تشخیص است.

بعد از باز شدن ترک، دیوار کل ظرفیت خود را از دست داده و میتواند به آسانی به زیر و خارج از بار پلان فرو بریزد و زندگی انسان را به مخاطره بیاندازد.

به این دلیل، پیش گیری و مهار این نوع گسیختگی دارای اهمیت است.

استفاده از سیستم های FRP میتواند جواب قانع کننده ای برای این مشکل باشد.

با استفاده از ترکیبات FRP، افزایش ظرفیت نهایی دیوار بدون اضافه کردن وزن و سختی آن با اجتناب از پیامدهای خطرناک ناشی از حوادث زمین لرزه ای ، امکان پذیر است.

علاوه بر این، به واسطه استفاده از FRP ، سود زیبایی شناختی ساختمانی و منطقی وجود دارد، که عبارتند از حداقل اتلاف فضای مفید و با یک گچکاری میتوان مصالح تقویت کننده ساختمان را مخفی کرد.

توصیف مصالح ساختمان (مواد کار) آزمایشات تجربی برای توصیف خصوصیات مکانیکی مصالح ساختمان بکار رفته در این بررسی، به نتیجه رسیدند.

متوسط تاب فشردگی آجرهای رسی بنایی حاصل از آزمایش منشور.

Mpa , (ASTM C1314) 78/15 بود.

دیوارها با میله های 2GFRP # به قطر mm6 و ورقه های GFRP در داخل یک چسب اپوکسی جاسازی شدند که برطبق تولید و آزمایش نتایج همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است دارای خصوصیات مکانیکی هستند.

(چداول در فایل اصلی موجود است) روش تقویت تکنیک کارگذاری دستی شامل مراحل ذیل است: (a) کاربرد آستر، برای کاهش دادن تخلخل سطح دیوار بنایی؛ (b) لاله ثانویه بطونه، برای هموار کردن ناهمواریهای روی سطح دیوار؛ (C) لایه ای از ماده اشباع شده مانند چسب، با استفاده از غلطک بکار میرود؛ (d) تثبیت موقعیت ورقه های FRP بر روی سطح دیوار، با استفاده از یک غلطک حباب برای بیرون راندن هوای به دام افتاده بین ماده اشباع و الیاف؛ و (e) یک لایه دوم ماده اشباع بکار رفته است (به شکل 1 مراجعه شود).

تکنیک ساختمانی FRP گزارش شده به یک متد کاربردی ساده تر نیاز دارد: (a) با استفاده از یک دستگاه سنگ سمباده دارای تیغه الماسی، چاکهای به ضخامت 5/1 برابر اندازه میله شیار دار میشوند؛ (b) لایه ای از چسب جاسازی با یک گان مناسب در شیار قرار داده شد؛ میله در شیار قرار گرفت و سپس چاک کاملاً با چسب پر شد تا میله FRP در محفظه قرار گیرد.

(به شکل 2 مراجعه شود).

(تصاویر در فایل اصلی موجود است) نمونه آزمایش کل پنج دیوار آجری رسی بنایی به ابعاد mm102*1220*1220 با آجرهای رسی به ابعاد 203*102*51 در یک نمونه بندکشی پیوسته، ساخته شدند.

همه دیوارها با یک تیغه مناسب به منظور اجتناب از ایجاد متغیرهای اضافی نظیر طرز ساخت و قابلیت کار ملات مختلف ساخته شدند که این متغیرها با ساختن نمونه ها به وجود می آیند.

کل پنج دیوار آجری رسی بنایی به ابعاد mm102*1220*1220 با آجرهای رسی به ابعاد 203*102*51 در یک نمونه بندکشی پیوسته، ساخته شدند.

برنامه آزمایشی در شکل 3 نشان داده شده است.

یک دیوار URM ، Co1 ، نمونه دیوار مهار بود: دیوار CB1 با 2 میله GFRP در هر اتصال ثانویه ملات در سمت مقابل تقویت شد؛ دیوار CB2 حتی در قسمت عقب خود دارای مقدار یکسانی از میله های FRP مانند CB1 بود؛ دیوار CL1 با ورقه های CFRP به پهنای mm5/76 (3 اینچ) در هر mm5/152 ( 6 اینچ ) مهیا شد.

بنابراین، کل 5 بند (قطعه باریک) در سمت جلو به کار رفتند.

دیوار CL2 به روش مشابه با CL1 تقویت شد، اما این کار با مقدار یکسانی از ورقه ها نیز در سمت پشت دیوار در مکانی شبیه به جلوی دیوار انجام شد.

مقدار آرماتور تقویت کننده برای پیکربندی های مختلف برحسب سختی محوری E.A معادل هستند (ضریب الاستیسیته (ارتجاعی) با سطح مقطع عرضی ضرب شد).

شکل 3- برنامه تست (برنامه آزماینده) مقدمه چینی تست نمونه ها به روش حلقه بسته تست شدند.

دو جک هیدرولیکی به ظرفیت 30 تن توسط یک پمپ دستی فعال شد و از آن برای تولید بار الکتریکی در سراسر قطر دیوار تحت آزمایش استفاده شد.

در طول بارگذاری، بوسیله کفش پولادی قرار گرفته در گوشه بالا نیرو به دیوار اعمال شد و در گوشه پایین در سراسر میله های فولادی بسیار قوی به دستگاههای مشابه انتقال یافت.

شکل 4- مقدمه چینی تست را نشان می دهد بار در سیکل های بارگذاری اعمال شد و برای هر 10 تن و نیز برای تعیین ثبات سیستم تخلیه شد.

داده ها توسط سلولهای محلی و گشتاور متغیر خطی ترانسدیوسرها (LVDTs) بدست آمدند و توسط سیستم دریافت کننده داده های DAYTRONTZ به فرکانس 1Hz جمع آوری شدند.

برای جمع آوری جابجایی و بازشدن ترک در دیوارها، دو LVDT در امتداد طول هر سمت دیوار قرار گرفتند.

شکل 4- مقدمه چینی تست مکانیزم گسیختگی تقویت یک سمت مکانیزم کلی گسیختگی در تقویت کردن یک طرف دیوارها مشاهده شد (به شکل 5 مراجعه شود).

آن گسیختگی در دو مرحله توسعه یافت: یک مرحله در پلان و دیگری در بیرون از پلان، که در ذیل شرح داده میشود: (a) مرحله داخل پلان – ابتدا یک ترک با گسیخته شدن واحدها (قسمت های ) بنایی از ملات، تولید می شود که در سمت بدون آرماتور رخ می دهد و در سراسر ضخامت دیوار حرکت می کند تا اینکه در اتصال واحد ساختمان گسیختگی چسب اپوکس رخ دهد؛ و در پی آن دیوار می شکند زیرا تنش کششی به مدت طولانیتر به FRP منتقل نمی‌شود.

دیوار در امتداد قطر ترک می خورد، در پی آن اتصالات ملات ترک خورده و یک ترک برشی و طبقه ای تولید می شود (شکل 6).

(b) مرحله بیرون از پلان (شکل 7) باز شدن ترک ها در سمت تقویت نشده نسبت به سمت تقویت شده به علت بیشتر بودن ترکها است (شکل 8).

تقویت کردن دو سمت [دیوار] در صورت تقویت دو طرف دیوار، گسیختگی ناگهانی و سریعتر از مورد شرح داده شده قبلی است.

گسیختگی در بار بالاتر اتفاق می افتد (شکل 8)، که این امر به علت گریز از مرکز صفر در آرماتور است.

در واقع، وجود آرماتور در هر دو سمت دیوار، مرحله بیرون از پلان را در گسیختگی ایجاد نکرد.

در این دیوارهای تقویت شده، وجود آرماتور به تشکیل ترکهای قطری و در حال حرکت در طول واحدهای ساختمان (شکل 9) فشار وارد می کند در عوض اینکه بر عمل ترک برش طبقه ای فشار وارد کند.

ترک معمولاً روی مواد کار به کار رفته و روی سیستم FRP توسعه می یابد،‌ و بدون تغییر مسیر خود در سراسر اتصاف گسترش می یابد.

از این رو، نیروهای کششی در پل بندی FRP ترک قطری، ظرفیت برش دیوارها را افزایش می دهد.

علاوه بر آن، در نتیجه بارهای حاصله، حالتی از شکافتن (دیوار CB2 ، شکل 9) و حالتی از لغزش وجود دارد (دیوار CL2 ، شکل 12).

شکل 5- مکانیزم کلی گسیختگی برای دیوارهای آرماتوری یک طرفه شکل 8- بازشدن ترک در طرفهای جلو و عقب دیوارها شکل 9- عمل ترک در آرماتور دو طرفه (شکاف برداشتن در وسط).

تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش برای دیوار مهار co1 ،گسیختگی شکننده و ناگهانی بود که با اتصال اجزای ساختمان و ملات کنترل شد.

همه دیوارها توسط گسیختگی رس می شکستند اما دیوارهای تقویت شده شکل پذیری بیشتری داشتند.

در آخرین حالت، در کل دیوارهای تقویت شده، سست شدن مصالح ساختمان تنها در مورد دیوار CL2 مشاهده شد که ناشی از لغزش اتصال ملات بود.

حداکثر افزایش در ظرفیت برش (حدود 200%) در دو دیوار (CB2 و CL2 ) به ثبت رسید.

برای مقایسه مقدار اختلاف و نوع آرماتورها، معیاری براساس تغییر شکل برشی تنظیم شد.

شکل پذیری ظاهری “M” با استفاده از روابط (1) و (2) زیر محاسبه شد.

(1) (2) کهعبارت است از تغییر شکل برش نهایی وتغییر شکل برش جاری است (مطابق تغییر در شیب بر حسب بار برخلاف دیاگرام های تغییر شکل برشی است).

با توجه به تغییرات شکل ایجاد شده توسط بار طولی به عنوان تغییرات شکل اصلی، حداکثر تغییر شکل برشی به عنوان مجموع این تغییرات بیان می شود حاصل در جدول 2 معین شده اند.

جدول2- مقایسه شکل پذیری ظاهری شکل10 بار داخل پلان را در مقابل منحنی های تغییر شکل برش برای کل دیوار تست شده نشان می دهد.

به واسطه جدول2 و شکل10 بهترین عمل جستجوی دیوارCL2 است که با توزیع متقارن ورقه هایی در هر دو طرف تقویت شده است.

این کار، هر دو ظرفیت نهایی و شکل پذیری ظاهری را افزایش می دهد.

در کل، این دیوار با لغزش پنجمین اتصال بعد از گسیختگی شکسته است.

علاوه بر این، خاطر نشان می شود که حداکثر مقدار با دیوارهایCL مطابق است، این تطبیق احتمالاً به علت ناحیه بزرگتر پوشیده شده توسط ورقه ها در مقایسه با میله ها است.

رفتار مناسب پانل های رسی در مقایسه با سایر دیوارهای بتنی مشابه ناشی از این واقعیت است که ملات می تواند به داخل سوراخ های آجرها رفته و یک سیستم جامد و سخت را به وجود آورد (به شکل1 مراجعه شود).

این امر موجب اثر عمل میخچه ای ملات می شود و خود ظرفیت دیوار را افزایش می دهد.

گسیختگی در حال شکافتن (شکل9) در ناحیه مرکزی در امتداد طول فشرده در دیوارCB2 حاصل شد که ناشی از تنش مماس حاصل از مهار بالای بین آجرهای رسی و از ناحیه آرماتور متقارن است (میله های#2GFRD هر دو طرف).

شکستگی لغزش (شکل12) در دیوارCL2 ناشی از ترکیب بین افزایش بار نهایی (به علت وجود آرماتور در هر دو طرف) و قدرت کمتر در سطح مشترک اتصال بدون آرماتور ملات بود.

به هر حال، در این صورت افزایش بیشتر در ظرفیت برش به ثبت رسید، همانطور ورقه های افقی، لایه های ساختمانی را مهار کردند که در آنجا لغزش رخ می داد و ترک ها در طول اتصالات بالا پل بندی (اتصال پل) شدند.

شکل11- اثر عمل میخچه ای شکل 12- گسیختگی لغزش (شکستگی لغزش) نتیجه گیری: به واسطه این تحقیق نتایج ذیل حاصل می شوند: (الف) افزایش های قابل توجه در ظرفیت برش و شکل پذیری ظاهری که می توانند بیش از200% حاصل شوند.

این افزایشات می توانند به دست آیند اساساً به شرط آنکه آرماتور دارای یک شکل متقارن باشد.

(ب) در دیوارهای دارای آرماتور در یک طرف خود، دو مرحله گسیختگی مشخص شده است: مرحله داخل پلان و مرحلخ خارج از پلان.

مؤلفه داخل پلان بحرانی تر است و به توسعه طبقه ای ترک مربوط می شود؛ عمل خارج از پلان را می توان از انحنای دیوار مشاهده کرد.

این دیوارها افزایش زیادی را بر حسب شکل پذیری ظاهری نشان ندادند.

(پ) در دیوارهای دارای آرماتور در هر دو طرف خود، آرماتور متقارن منجر به افزایش اولین بار ترک، بار نهایی و تغییر شکل ظاهری می شود.

منابع: قدردانی: این تحقیق توسط صنعت فونداسیون علمی و ملی و مرکز پژوهش دانشگاه،(UMR)Missouri- Rolla حمایت شده است.

نویسنده مایل است از حمایت مؤسسه فنی (RTI)Rolla تشکر کند و همچنین از مساعدتUMR, Turco.V برای دیدار پژوهشگران از دانشگاهPadova در ایتالیا،UMR,Galatin دانشجوی ارشد قدردانی می نماید.

مواد کارتاب فشردگی [Mpa]مقاومت کششی [Mpa]ضریب الاستیکی [Mpa]میله های #2GFRP-82450162ورقه های GFRP-168783129چسب اپوکسی18/8658/273102