پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته ی مهندسی عمران گرایش سازه
عنوان: بهسازی لرزه ای پایه پل های بتن آرمه با FRP
تعداد صفحات :183
چکیده:
امروزه بسیاری از سازه های بتن آرمه که در حال بهره برداری هستند، عمری بیش از 75 سال دارند و به دلیل حوادث طبیعی از قبیل زلزله و باد و یا بر اثر خستگی مصالح و یا عوامل خورنده آسیب دیده اند. نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد. با مطالعه رفتار سازه های بتنی مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب، تغییر کاربری سازه ها از دوام آنها می کاهد ضمنا تغییر آیین نامه های ساختمانی ) باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود.
روش های متنوعی برای تعمیر و تقویت سازه های بتن آرمه استفاده می شود. از آن جمله می توان تقویت با پوشش فلزی و بتنی را نام برد، که در مقایسه، پوشش فولاد نسبت به بتن از نظر وزن مزیت دارد اما فولاد نیز دارای نقصان های متعددی از جمله هزینه سنگین و سختی در اجرا و همچنین آسیب پذیری در محیط های خورنده می باشد. ماده جدید FRP سال هاست که به سبب ویژگی های منحصر به فرد از جمله تقویت و مقاوم سازی سازه های موجود در موارد خمشی و برشی و دور گیری و مقاومت بالا در برابر خوردگی و . . . در مقاوم سازی و بهسازی سازه ها به کار می روند.
ستون های بتن مسلح، اعضای اصلی مقاوم در برابر بارهای افقی و قائم در سازه های بتنی به شمار می آید لذا مقاوم کردن ستون ها در برابر نیروهای زلزله می تواند نقش مهمی را در مقاوم سازی کل سازه ایفا کند. در نتیجه استفاده از کامپوزیت های FRPجهت مقاوم سازی ستون های بتنی مسلح در دنیا گسترش یافته است و مطالعه در این زمینه از طرف محققین زیادی صورت می گیرد.
در این تحقیق یک پل با ابعاد واقعی انتخاب و قاب های آن با نرم افزار اجزای محدود ABAQUS تحت بارهای ثقلی، باد، آب و زلزله قرار گرفته و با سه شتاب نگاشت زلزله، منجیل، Northridge و Chi Chi تایوان، تحت تحلیل استاتیکی ودینامیکی غیر خطی قرار گرفته و با چسباندن لایه های CFRP بر حسب نیاز هر پایه، تغییر در میزان حداکثرجابجایی، میزان برش و اتلاف انرژی پایه آنها بررسی شده و اختلاف در نتایج دو روش استاتیکی و دینامیکی محاسبه شده است.
فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه
1-2- بیان مسئله
1-3- پیشینه تحقیق
1-4- ضرورت، اهمّیت و هدف تحقیق
1-5- ساختار تحقیق
فصل دوم: آشنایی با مصالح کامپوزیتی FRP
2-1- معرفی ورق های FRP
2-1-1- مقدمه
2-1-2- انواع ورق های کامپوزیت FRP
2-1-3- رزین های تشکیل دهندهFRP
2-1-4- انواع فیبرهای تشکیل دهنده FRP
2-1-5- خصوصیات الیاف
2-1-6- ویژگی های مکانیکی کامپوزیت های FRP
2-1-7- مقایسه عملکرد انواع کامپوزیت های FRP در مقاوم سازی سازه ها
2-1-8- ضریب ایمنی
2-1-9- روش های مقاوم سازی
2-1-10- ملاحظات اجرایی
2-1-11- اصلاح شکل مقطع
2-1-12- ضوابط طراحی و بهسازی ستون ها با FRP
فصل سوم: روش های مدل سازی و تحلیل لرزه ای پل ها
3-1- مقدمه
3-2- روش بدست آوردن تغییر مکان هدف در FEMA-356
3-3- روش بدست آوردن جابجایی تقاضا در ATC-40
3-3-1- روش طیف ظرفیت برای بدست آوردن نقطه عملکرد سازه بر اساس آیین نامه ی ATC-40
3-4- رفتار اعضای سازه
3-5- مقاومت مصالح
3-5-1- روش بدست آوردن کرانه ی پایین مقاومت مصالح و مقاومت مورد انتظار مصالح در طراحی
3-6- ضریب آگاهی
3-7- کاربرد ضریب آگاهی در بهسازی و طراحی بر اساس عملکرد
3-8- معیارهای پذیرش برای روش های غیر خطی
3-9- معیارهای پذیرش برای سازه های بتن آرمه بر اساس دستورالعمل بهسازی و FEMA-356
3-9-1- مقاومت مورد انتظار در اعضای بتن مسلح بر اساس FEMA-356
3-9-2- مقاومت مورد انتظار در اعضای بتن مسلح بر اساس دستورالعمل بهسازی
فصل چهارم: معرفی سازه مورد مطالعه و تحلیل آن
4-1- مقدمه
4-2- معرفی سازه مورد مطالعه
4-2-1- مشخصات مصالح و پل مورد مطالعه
4-3- بارگذاری
4-3-1- بار زنده
4-3-2- اثر جریان آب
4-3-3- فشار جانبی خاک
4-3-4- اثر باد
4-3-5- اهداف عملکردی
4-3-6- بارهای جانبی
4-3-7- اثر P-∆
4-4- روش تحلیل دینامیکی پل ها
4-4-1- روش تحلیل دینامیکی طیفی (با استفاده از تحلیل مدها)
4-4-2- روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی
فصل پنجم: آنالیز مدل و بررسی نتایج
5-1- مقدمه
5-2- مدل سازی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS
5-2-1- مدل سازی بتن در نرم افزار ABAQUS
5-2-2- مدل سازی FRP در ABAQUS
5-2-3- مدل سازی آرماتور در ABAQUS
5-3- ارزیابی صحت مدل تحلیلی
5-4- تحلیل دینامیکی غیر خطی
5-4-1- اثر CFRP بر جابجایی و برش پایه
5-4-2- نمودارهای تاریخچه زمانی جابجایی پایه ها
5-4-3- اثر CFRP بر انرژی
5-5- نتایج حاصل از اثر باد بر روی پل ها
فصل ششم: جمع بندی و نتیجه گیری
6-1- کلیات
6-2- خلاصه تحقیق و نتیجه گیری
6-3- پیشنهادات برای تحقیقات آینده
مراجع
