عنوان
تقويت برشي اتصالات دال-ستون بتن آرمه‌ي بدون بازشو و با بازشو تحت بار چرخه‌اي با عناصر FRP و فولادي
نويسنده اصلي
جعفريان، نويد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
عمران
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
دال‌هاي تخت، يكي از انواع دال‌هاي بتن آرمه‌ي دو طرفه هستند كه به علت مزاياي فراوان نسبت به گونه‌هاي ديگر دال، يكي از متداول‌ترين سيستم‌هاي سازه‌اي براي پوشش سقف ساختمان‌ها مي‌باشند. انتقال بارهاي اعمال شده از ستون به دال موجب ايجاد تنش‌هاي برشي قابل ملاحظه‌اي در محل اتصال دال-ستون و در نهايت، ايجاد برش منگنه‌اي در آن مي‌شود. بنا بر اين، طراحي اين نوع دال‌ها بايد به گونه‌اي انجام شود كه علاوه بر جلوگيري از شكست خمشي، در مقابل شكست برش منگنه‌اي نيز مقاوم باشند. عوامل متعددي موجب كاهش محسوس عملكرد برشي دال‌ها مي‌شوند. اين عوامل شامل ضعف در طراحي و اجرا، افزايش بار جانبي نسبت به ظرفيت باربري طراحي ناشي از بارهاي باد و زلزله و ايجاد دريچه‌هاي عبور تأسيسات در دال بدون در نظر گرفتن اثر آن‌ها در طراحي اوليه مي‌باشند. بنا بر اين با توجه به موارد مذكور، محققين در تلاش هستند كه روش‌هاي جديدي در جهت تقويت برشي اتصالات دال-ستون گسترش دهند. بدين ترتيب هدف از اين تحقيق، تقويت برشي اتصالات دال-ستون با عناصر قائم تحت بارهاي قائم و جانبي چرخه‌اي است. عناصر مذكور داراي خصوصيات فيزيكي منحصر به فردي هستند كه هر يك از آن‌ها با روش‌هاي خاصي مهار شدند.
در اين پژوهش، 16 عدد دال مربعي به بعد 1900 ميلي متر و ضخامت 150 ميلي متر ساخته شدند، كه همراه با ستون مربعي به بعد 250 ميلي متر و ارتفاع 1000 ميلي متر بودند. دو عدد از اتصالات دال-ستون به عنوان نمونه‌هاي شاهد در نظر گرفته شدند، كه يك عدد از آن‌ها داراي 4 بازشوي مربعي به بعد 105 ميلي متر در مجاورت ستون بود. ساير نمونه‌ها با عناصر قائم برشي تقويت شدند. اين عناصر از سه جنس فولاد با مقاومت بالا، كامپوزت GFRP و CFRP هستند؛ تقويت كننده‌ها شامل پيچ‌ها از جنس فولاد با مقاومت بالا، ميله‌هاي سنجاقي شكل از جنس فولاد با مقاومت بالا، كابل‌ها از جنس فولاد با مقاومت بالا، گل ميخ‌هاي برشي سَر دار از دو جنس فولاد با مقاومت بالا و كامپوزيت GFRP، ميله‌هاي GFRP، و رشته‌هاي باد بزني CFRP مي‌باشند. در جهت به تعويق انداختن و يا عدم جدا شدگي اين عناصر به منظور استفاده‌ي بيش‌تر از ظرفيت برشي نظيرشان، از روش‌هاي مهاري متفاوتي استفاده شده است. پيچ‌ها، گل ميخ‌ها و كابل‌ها به واسطه‌ي نيروي پيش تنيدگي و كاشت با چسب دو جزئي در دال مهار شدند. اما ميله‌هاي سنجاقي شكل به واسطه‌ي خم 90 درجه و كاشت با استفاده از چسب دو جزئي در دال مهار شدند. ميله‌هاي GFRP تنها با استفاده از چسب دو جزئي رزين اپوكسي در دال كاشته شدند. هم‌چنين، رشته‌هاي باد بزني CFRP پس از كاشت با چسب دو جزئي رزين اپوكسي در راستاي سوراخ‌ها پهن شدند.
كميت‌هاي ظرفيت باربري، شاخص شكل پذيري، ظرفيت استهلاك انرژي، كاهش سختي، نسبت باريك شدگي و شاخص آسيب از منحني‌هاي بار-تغيير مكان جانبي نمونه‌هاي آزمايشگاهي استخراج شدند. ظرفيت باربري، شاخص شكل پذيري و انرژي مستهلك شده‌ي تجمعي در نمونه‌ي شاهد با بازشو به مقدار 1/46، 7/18 و 2/50 درصد نسبت به نمونه‌ي شاهد بدون بازشو كاهش پيدا كردند. با مقايسه‌ي نتايج آزمايشگاهي، گل ميخ‌هاي برشي سَر دار از جنس كامپوزيت GFRP بهترين عملكرد را در بهبود رفتار برشي اتصالات دال-ستون داشتند. اين نوع تقويت موجب افزايش ظرفيت باربري، شاخص شكل پذيري و استهلاك انرژي در نمونه‌ي شاهد بدون بازشو به ترتيب به مقدار 4/62، 7/91 و 9/151 درصد شد. نمونه‌هايي كه با ميله‌هايGFRP تقويت شدند، كم‌ترين سختي را نسبت به ساير نمونه‌هاي تقويت شده داشتند؛ سختي اين نمونه‌ها در تغيير مكان جانبي نسبي 5/3 درصد در صورت نبود بازشو و وجود بازشو، نسبت به نمونه‌هاي تقويت شده با گل ميخ‌هاي برشي سَر دار كامپوزيتي GFRP به ترتيب 0/47 و 0/88 درصد كم‌تر بود. حد نسبت باريك شدگي در نمونه‌هاي تقويت شده با گل ميخ‌هاي برشي سَر دار به سمت عدد يك نزديك شد، كه نشان از چاق بودن منحني‌هاي چرخه‌اي بار-تغيير مكان نسبي جانبي اين نمونه‌ها دارد. بنا بر اين مي‌توان با انتخاب اين عناصر تقويت كننده در جهت بهبود شكل پذيري اتصالات دال-ستون حركت نمود. استفاده از عناصر قائم تقويت كننده‌ي برشي نيز موجب ارتقاي ميزان آسيب اتصالات دال-ستون از آسيب زياد به آسيب متوسط در نمونه‌هاي بدون بازشو، و از فرو ريزش به آسيب متوسط در نمونه‌هاي با بازشو شد.
شماره ركورد
226119
گرايش رشته تحصيلي
سازه
دانشكده
پرديس
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان