استفاده از الیاف پلیمری مسلح شده، FRP، یکی از روش های مقاوم سازی و تعمیر سازه های بتنی می باشد. در این تحقیق به بررسی تقویت برشی، پیچشی و خمشی تیرهای بتنی خودمتراکم با ورق تقویتی دارای الیاف پلیمری شیشه ای، GFRP، پرداخته شده است. برای مقاوم سازی تیرهای تحت اثر برش، خمش و پیچش، ورق های GFRP به ترتیب به صورت نوارهای U شکل، مستقیم در سطح زیرین و دور پیچ چسبانده شده اند. در این مطالعه ابتدا نتایج آزمایشگاهی با نتایج بدست آمده از مدل های عددی مقایسه شده اند و صحت مدل سازی مورد تایید قرار گرفته است. سپس ورق های تقویتی در یک و دو لایه بر روی مدل های تیر بتنی چسبانده شده اند. با بررسی نتایج عددی که از نرم افزار آباکوس بدست آمده است، مشاهده می شود که با افزایش ترک ها در تیرهای بتنی، سختی آنها کاهش می یابد و سپس تنش ها توسط لایه چسب و ورق های GFRP تحمل می شوند، که این امر منجربه افزایش ظرفیت باربری تیرهای مورد مطالعه در این تحقیق گردیده است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی نشان می دهد که با تقویت تیرهای بتنی با یک لایه ورق GFRP، مقاومت های برشی و پیچشی به ترتیب به میزان 32 و 47 درصد افزایش یافته اند. در صورتی که از دو لایه ورق تقویتی استفاده شود، میزان ظرفیت باربری تیرها در اثر برش و پیچش به ترتیب حدود 45 و 61 درصد افزایش داشته اند. همچنین ظرفیت باربری تیرهای بتنی که تحت اثر خمش قرار گرفته اند، با اضافه کردن یک و دو لایه ورق تقویتی GFRP به ترتیب به میزان 32 درصد و 48 درصد افزایش داشته اند.

رفتار تنش - کرنش، مقاومت نهایی و شکل پذیری ماسه ریزدانه مسلح شده با الیاف پلیمری (تراشه های نازک موکت) بر حسب درصد وزنیwf  نسبت وزن خشک الیاف به وزن خشک خاک= (wf ونسبت ابعاد AR (نسبت طول الیاف به ضخامت الیاف =AR ) مورد مطالعه قرار گرفته است. تعدادی آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی شده (CD)، تک محوری، و CBR انجام شده اند. این نتایج نشان می دهند که افزودن تراشه ها، شکل پذیری و مقاومت نهایی نمونه ها را افزایش ولی ضریب کشسانی حداکثر را کاهش می دهد. منحنی تغییرات مقاومت و کرنش حجمی نهایی بر حسب درصد وزنی الیاف دارای روند صعودی (افزایشی) بوده، ولی نرخ تغییرات، روند کاهشی دارد. تاثیر افزایش پارامتر AR بر مقاومت و شکل پذیری نمونه ها نیز مشابه با تاثیر Wf است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مشاهده فرمایید.

در این پژوهش، روشی جدید برای اندازه گیری تنش های باقیمانده در کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف پیوسته ارائه شده است. تنش های داخلی در کامپوزیت هنگامی شکل می گیرند که نمونه از دمای پخت تا دمای محیط سرد شود. به دلیل وجود اختلاف در ضرایب انقباض گرمایی الیاف و زمینه، تنش های برشی در سطح مشترک بین دو فاز تشکیل می شوند. وجود این تنش ها باعث کاهش کارایی کامپوزیت هنگام مصرف می شود. با استفاده از روشی که در این پژوهش ارائه شده است، افزون بر این که می توان از ایجاد تنش های باقیمانده در کامپوزیت جلوگیری کرد، می توان مقدار تنش های باقیمانده در کامپوزیت را نیز اندازه گرفت. این روش بر اساس اعمال نیروی کششی بر الیاف هنگام پخت رزین پلیمری است. اعمال کشش بر الیاف باعث ایجاد کرنش در آنها شده، بدین ترتیب می توان اختلاف طولی را که بین زمینه و الیاف در اثر انقباض گرمایی هنگام سرد شدن از دمای پخت تا دمای محیط بوجود می آید، جبران کرد.

یکی از مودهای خرابی نامطلوب در گسیختگی تیرهای بتن آرمه، مود برشی است. مقاومت کششی پایین بتن معمولی و شکست ترد ناشی از خرابی برشی در تیرهای بتن آرمه می تواند با اضافه نمودن درصد مناسبی از الیاف فولادی بهبود یابد. همچنین الیاف ترکیبی می توانند بتن را در برابر کرنش های پایین و بالا مسلح نمایند. ترکیب الیاف با مدول الاستیسیته بالا و پایین قادرند از پیدایش ماکرو و میکرو ترک ها جلوگیری نمایند. در این مقاله ابتدا به منظور بررسی و شناخت دقیق رفتار بیرون کشیدگی الیاف فلزی موج دار با قلاب انتهایی و مقایسه آن با رفتار الیاف فلزی قلاب دار و الیاف فلزی موج دار به تنهایی، یک مطالعه تجربی بر روی رفتار بیرون کشیدگی الیاف فوق در حالتی که الیاف عمود بر عرض ترک قرار می گیرند صورت می پذیرد. در ادامه تاثیر الیاف پلیمری اصلاح شده به همراه مقادیر مختلف از الیاف فلزی موج دار با قلاب انتهایی بر خواص مکانیکی بتن مقاومت معمولی نظیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر مستقیم (دونیم شدن) و مقاومت خمشی مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت ضوابط مربوط به پذیرش بتن الیافی در تیرهای بدون خاموت به عنوان آرماتور برشی حداقل، بر اساس آیین نامه ACI 318-2011 بررسی می گردد. بدین منظور در بخش اول جهت مشاهده پاسخ بیرون کشیدگی الیاف، شامل بیشینه نیروی بیرون کشیدگی و لغزش مربوط به نقطه بیشینه نیرو 25 نمونه تهیه شد. در ادامه جهت بررسی خواص مکانیکی بتن 45 نمونه در 5 گروه آزمایشی ساخته شد و درصد حجمی الیاف پلیمری اصلاح شده به میزان %25/0 حجم بتن ثابت و درصد حجمی الیاف فلزی در سه رده % 5/0 و %75/0 و % 0/1 حجم بتن انتخاب گردید. نتایج مطالعات انجام شده نشان می دهد که با افزودن الیاف پلیمری به میزان %25/0 و الیاف فلزی موج دار با قلاب انتهایی به میزان %0/1 افزایش مقاومت فشاری و مقاومت کششی غیر مستقیم نسبت به بتن معمولی به ترتیب %5/27 و %7/66 می باشد. همچنین در تمامی موارد با اضافه نمودن الیاف فلزی به همراه الیاف پلیمری با درصدهای مشخص شده فوق، الیاف می توانند عملکرد مناسبی در رفتار بعد از ترک خوردگی در جذب انرژی از خود نشان دهند علاوه بر آن شرایط پذیرش بتن های الیافی پیشنهادی بر اساس آیین نامه ACI 318-2011 برای الیاف فلزی با درصدهای %5/0 و %75/0 و %0/1 حجم به عنوان آرماتور حداقل برشی مورد تایید می باشد.