این تحقیق علمی به بررسی رفتارهای خمشی تیرهای کربنی در مقاومت تیر ها پرداخته است، زمانی که باعث بهبود وضعیت لنگرگاه می شود.
فعالیتها و تحقیقات علمی شامل تست کردن خطاهای هشت تکیه گاه ساده در بخش گوشه اتصال می باشد که دو تا از آنها کنترل کننده تیرها می باشند، چهار تا از آنها مقاوم سازی توسط نوارهای کربنی شده اند و دو تای دیگر بعد از اتصال بر روی تیرها می باشند که توسط فیبرهای کربنی پیچیده شده اند. نتایج آزمایش نشان داد که دو تا از نمونه های مقاوم سازی اثر قابل توجهی بر روی نمونه های اجرایی ساختمان، افزایش بار، تعدیل رفتارها و اتصالات ساختمانی ( سختی و کشش) و درصد تغییرات دارند.
نتیجتاً دو تا از تیرهای مقاومت یافته توسط رشته ها و نوارهای پارچه ای یک تفاوت ساختاری را نسبت به تیرهای مقاومت یافته توسط نوارهای تنها نشان می دهد. ا زاین رو این دو تیر یک رفتار کششی را ایجاد می کنند.
با این حال شکست و گسستگی بار و کرنش آن در طول اولین مرحله بارگذاری کاملاً شبیه 2 نمونه مقاومت یافته می باشد.
مقدمه:
استفاده از مواد کامپوزیتی برای بدست آوردن استحکام در ساختار بتن آرمه
(مخصوصاً پلیمرهای غنی شده از فیبرهای کربنی) به جای روشها و سبک های قدیمی همچون اتصال صفحه های فولادی بیشتر تریج داده می شود که این خود ناشی از دلایلی است. دارا بودن خواص و مزایای مکانیکی ( رابطه بهتر بین مقاومت و وزن، و سختی و وزن) مقاومت بهتر در برابر خوردگی و زنگ زدگی و سادگی و سرعت بالای جایگزینی آن بعد از دهه 80 تحقیقات زیادی پیرامون ویژگی ها و کاربرد این مواد جدید انجام شد تا جایی که نهایتاً توانستند با استفاده از فیبرهای کربن در ساختار بتن های مسلح نقش آن در بهبود و افزایش استحکام پی ببرند. نمونه های مقاومت یافته با این سیستم کاهش کشش را نشان می دهد از سویی باید بدانیم که افزایش در کمیت و مقدار تقویت کننده ها بدون افزایش در ظرفیت بار در منطقه متراکم منجر به ایجاد عمق ( خیز) در محل محورهای خنثی شد و به دنبال آن باعث ایجاد مقاومت کمتری در محل گسستگی بار می شود ازطرف دیگرفیبرهای کربنی که نقش ارتجاعی-پلاستیکی رادر هنگامشکست ایفا میکنند فاقد هرگونه خاصیت پلاستیکی میباشند. به یاد داشته باشیم که متلاشی شدن تیرهای مقاومت یافته ناشی از شکست خمشی و انعطاف نمی باشد بلکه ناشی ازکمبود استفاده از مواد کامپوزیتی و تقویت کننده های FRP دربتون می باشد.
فعالیت ها وتحقیقات آزمایشگاهی
هدف از این تحقیق بررسی رفتارهای تیرهای مقاومت یافته دربتون های مسلح میباشد که در آنهاترکیبی ازپلیمرهای غنی شده از فیبرهای کربنی به کار رفته است .8نوع تیر تکیه گاه و2 نوع از تقویت کننده های انعطاف پذیر نوع a وb با یک بازده مقاومتی 500MPA برای این قعالیت طرح ریزی شده اند یک بتن استاندارد مخلوط به کار رفته با حداکثر تراکم 12mm شامل سیمان 375کیلوگرم بر متر مربع و یک W/C ازنوع 4/0 تراکم مقاومتی بتن در روز آزمایش در جدول شماره 2 آمده است.
تیرهای مقاومت یافته با یک رشته کربن که قابلیت ارتجاعی-پلاستیکی را نشان می دهد بعد از اتصال نوار هر به تیر های کشسان انتهای آنها به وسیله تیرهای کربنی گیر داده می شود.خاصیت مکانیکی در جدول 1 آمده است.
یک اتصال بتن ومواد مقاومت دار در سطح قابل جابجایی کافی بودتا تراکم و توده نمایان شود بعد از آن برای چسباندن وپیوستگی نوار ها وفیبر ها بایستسی تیر ها توسط یک حلال پاک شود .که جزئیات خواص درجدول 1 آمده تیرهایی که براساس سیستم ها مقاومتی طراحی شده بودند در جدول شماره 2 آمده اند. تیرهای A-C و B-C به عنوان کنترل کننده های دیگر تیرها به شمار می روند .(بدون دخالت هیچ تقویت کننده خارجی)
تیر های A-S1 و2 A-S و1 B-S و2 B-S حاوی یک نوار فیبری کربنی کشسان می باشند،نهایتاً تیرهایF A-S و B-SF در انتها ی یک تیر متصل شده بودند.(البته به وسیله رشته های فیبری)در قسمت انتهایی تیرها از پارچه های فیبری کربنی تشکیل شده بودند که به 2 تیر پیچیده شده بود.میانگین ظرفیت کرنش توسط 2 دستگاه نیرو سنج خطی با حرکت 100میلی متر انجام شد و برای اندازه گیری بار، از یک پیل الکتریکی متراکم استفاده شد(شکل2). تمامی سنسورها بایک سیستم اطلاعاتی خودکار برای نمایش،بررسی خوانده ها در ارتباط بودند.
آزمایش ونتایج و بحث
تیرهای تحت کنترل که استحکام نداشتند(A-C و B-C) از انعطاف پذیری برخوردار نبودندو نهایتاً شکستند، که این نتیجه از قبل انتظار می رفت ولی از سوی دیگر تیرهای مقاومت یافته اثرات مفیدتر ومستحکم تری بر روی قسمت های : افزایش ظرفیت بار،تعدیل رفتارهای ساختاری و درصد تغییرات داشتند(شکل3و4)
ظرفیت بار:گسیختگی بار در همه تیرهای آزمایش شده بالاتر از گسیختگی بار در تیر های کنترل شده بود. همه تیرهاظرفیت بار مشابهی را بدون هیچ تفاوتی بین تیرهای مقاومت یافته به وسیله نوارها و تیرهای مقاومت یافته به وسیله نئارها ئپارچه ها نشان می دهد.
این افزایش در سطح ظرفیت بین%35055 و %45041 درتیرهایA (A-S1 وA-S2 وA-SF )ودد تیرهای B بین%16093 و%26056 میباشد(B-S1 وB-S2 وB-SF )بااین حال همه تیرهای مقاومت یافته،افزایش سطح مقاومت مشابهی را نشان دادند،الباقی فعالیت های علمی نتایج متفاوتی را نشان داد.برای مثال در بررسی گریس و بن کاردینو تیرهای استقامت یافته از لحاظ ظرفیت باری رشد یافتند وازلحاظ کشش کم شدند.درست در زمانیکه تنها از رشته های فیبری استفاده شده بود. باید بدانیم که نظم در جایگیری مواد در همه موارد یکی نیست. دربررسی بالا،رشته ها،احتمالاً با هدف افزایش سطح تماس بین بتن و مواد مقاومت زا،قبل از نوار ها به کار رفته اند.
رفتار های ساختاری و درصد های خطا
ساختارهای اجرایی مشابهی توسط تست های همگانی برای تیر های مقاومت یافته توسط فیبرهای کربنی مشاهده شدند( A-S1 و A-S2 و B-S1 و B-S2 )همچنین یک حرکت خطی تا نقطه گسیختگی به وسیله یک شکست ناشی از جدا شدن الیاف در انتهای ساختمان مشاهده می شود همه تیرها یک شکافی را ناشی از یک کمیت نارسا نشان می دهند.
این نمونه از تیرهای A-SF وB-SF در جائیکه شرایط نوارها بهتر شود، رفلارهای متفاوتی دارند،که این خود منجر به نگه داشتن چندین فازو مرحله به تنهایی می شود که به دنبال آن در طول فاز 1 حرکت خطی ومشابه به آن در4 تیرقبلی مشاهده می شود.
حتی شکنندگی های زودرس در تیرها ناشی از گسستگی می باشد، تقریباً ظرفیت بار گسیخته شده باید رسیده باشد چون نشانه های واضح از گسست و شکست انعطافی مشاهده می شود.شکستگی بتن در منطقه متراکم و شکاف در منطقه تحت فشار . این شکاف های مشاهده شده به وسیله ماشین برش نیامده بلکه به خاطر منعطف پذیری به وجود آمده است.