بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
25,500 تومانشناسه فایل: 9902
چکیده
امروزه مقاوم سازی ساختمان ها یا پل ها در برابر آسیب های زلزله یک چالش فنی و اقتصادی واقعی است. مصالح کامپوزیت استفاده شده در روش لایه بندی مرطوب از دهه 1990 فناوری اصلی مقاوم سازی برای سازه های مهندسی بوده است. تحقیقاتی که در این مقاله انجام شده است مربوط به مقاوم سازی لرزه ای است. اهداف اصلی، بررسی نقش CFRP (فیبر کربن پلیمری تقویت شده) در عملکرد مکانیکی و پرانرژی و نیز اصلاح الگوی ترک خوردگی در ستون های کوتاه است. در طول زلزله، ستون های کوتاه به دلیل مقاومت پایین خود تحت اثر جابجایی های افقی زیاد ایجاد شده، تنش برشی را متحمل می شوند.
تعداد 8 ستون کوتاه آزمایش شدند؛ آرماتور طولی آنها بالاتر از حد بالایی Eurocode 8 بود، در حالی که آرماتورهای عرضی در حد کافی نبودند تا تسلیم برشی تضمین گردد. 7 ستون بطور سراسری یا منفصل با CFRP یا GFRP مقاوم سازی شدند. این ستون ها تحت یک بار فشاری ثابت همراه با بار متناوب افقی شبه استاتیکی آزمایش شده اند. لذا امکان سنجی کارایی این مقاوم سازی با اندازه گیری افزایش از نظر بار و شکل پذیری وجود دارد.
مقدمه مقاله
ساخت ساختمان های بتن مسلح و بتن پیش تنیده مطابق با مقررات ایمنی و ملاحظات مرتبط با حوادث مانند زلزله و انفجار یک چالش بزرگ مالی و وابسته به فناوری است که در سال های آینده به یک مسئله اجتماعی اقتصادی بزرگی تبدیل می شود. بررسی سازه های مهندسی موجود، خطاهای اولیه طراحی و یا از هم پاشیدگی مصالح را آشکار می سازد که نیاز به روش های جدید مقاوم سازی یا مرمت دارند. در دهه اخیر مصالح کامپوزیت (الیاف کربن یا شیشه همراه با ماتریس های پلیمری) که با استفاده از چسب بکار گرفته می شوند، تاثیرگذاری خود را در حفاظت و مقاوم سازی تیرها و ستون ها نشان داده اند.
سازه های مهندسی عمران و نیز ساختمان های اداری یا آپارتمانی همگی تحت تاثیر زلزله قرار می گیرند. آن طور که بنظر می رسد یک دلیل معمول تسلیم، تنش برشی می باشد. این تسلیم عمدتاً برای ستون های دارای ضریب لاغری پائین رخ می دهد. مشخصه این تسلیم، شکست ترد قطری المان های بتن آرمه می باشد. مقاوم سازی با مصالح کامپوزیت در مقابل اثرات برشی، مرسوم بوده و مورد استفاده شرکت های بزرگ مهندسی عمران قرار می گیرند (به عنوان مثال دو وجه تیرها). تاثیرگذاری مقاوم سازی در زمینه خاص تحقیق ما قبلا ثابت شده است. هدف این مقاله، تعیین این است که آیا مصالح کامپوزیت می تواند در مقاوم سازی لرزه ای، به خصوص برای ستون های کوتاه قابل استفاده کرد.
مقاوم سازی سازه های بتن آرمه عموما مستلزم مصالح اضافی یا در مواردی نادرتر، بارهای اضافی است؛ در مورد مقاوم سازی لرزه ای، تکنیک های مرسوم در دسته “مصالح اضافی” عبارتند از:
- غلاف کردن[1] بتن آرمه
- غلاف فولادی
- اتصال صفحات فولادی
در دهه اخیر و به ویژه از زمان زلزله های نورتریج (1994)، کوبه (1995) و تایوان (1999)، تقویت با بهره گیری از مصالح کامپوزیت بیش تر شده است.
ABSTRACT Seismic retrofit of reinforced concrete short columns by CFRP materials
Nowadays, reinforcing buildings or bridges against earthquake damage is a real technico-economic challenge. Composite materials applied by the wet lay-up method have been the main reinforcement technology for civil engineering structures since the 1990s. The research developed in this paper concerns seismic reinforcement. The main objectives are to evaluate CFRP’s contribution to mechanical and energetic performance and to the modification of the cracking pattern on short columns. During earthquakes, short columns undergo shear stress due to their low resistance to high imposed horizontal displacements.
Eight short columns were tested; their longitudinal reinforcement was higher than the Eurocode 8 upper limit whereas transverse reinforcement was insufficient, in order to ensure shear failure. Seven were continuously or discontinuously reinforced by CFRP or GFRP. They were tested under a constant compression load combined with a horizontal quasi-static cyclic load. It was therefore possible to evaluate the efficiency of such reinforcement by measuring the gain in terms of load and ductility.
Introduction
Making existing reinforced concrete buildings and prestressed concrete constructions conform to safety regulations and considerations regarding accidents such as earthquakes and explosions is a great technological and financial challenge which poses a huge socio-economic problem for the years to come [1]. Examination of existing engineering structures brings to light initial design errors and/or material degradation needing new methods of reinforcement or repair. In the last decade, composite materials (carbon or glass fibres associated with polymeric matrices) applied by bonding have proved their effectiveness in the protection and reinforcement of beams and columns [2].
Civil engineering structures as well as office or apartment buildings are affected by earthquakes. A common cause of failure seems to be shear stress. It appears mainly for columns having a weak slenderness. It is characterised by a diagonal brittle fracture of the elements in reinforced concrete [3]. Composite material reinforcement against shear effects is well-known and used by the large civil engineering companies (e.g. on the sides of beams). The effectiveness of reinforcement in our particular case is already proven. The aim of this paper is to determine whether composite materials can be used in seismic reinforcement, particularly for short columns.
Retrofitting reinforced concrete structures generally requires additional material, or more rarely, additional loads [4]; in the case of seismic reinforcement, the usual techniques in the category ‘‘additional material’’ are:
- Reinforced concrete jacketing.
- Steel jacket.
- Steel plates bonding.
Over the last decade, and especially since the Northridge (1994), Kobe (1995) and Taiwan (1999) earthquakes [1,3,5], strengthening with composite materials has become more common.
- مقاله درمورد بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- ارزیابی نقش CFRP در عملکرد مکانیکی و پرانرژی و نیز اصلاح الگوی ترک خوردگی در ستون های کوتاه
- بازسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن مسلح با مواد CFRP
- پروژه دانشجویی بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- ارتقای مقاومت لرزه ای ستون بتن آرمه با مصالح CFRP
- پایان نامه در مورد بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- تحقیق درباره بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- مقاله دانشجویی بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP) در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- گزارش سمینار در مورد بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)
- گزارش کارورزی درباره بهسازی لرزه ای ستون های کوتاه بتن آرمه با فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP)