مقاوم سازی تیرهای ترک خورده فولادی بوسیله ورقهای frp

در این پژوهش رفتار خمشی تیرهای فولادی ترک خورده، قبل و بعد از بهسازی با ورقهای cfrp مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا رفتار تیرهای فولادی ترک خورده از نظر سختی و مقاومت بررسی شده و میزان تأثیر پارامترهای مختلف از جمله طول، عرض، زاویه و فواصل ترکها مطالعه گردیده است. این مطالعات با فرض ثابت بودن ابعاد ترک در حین بارگذاری استاتیکی مونوتونیک انجام شده است. بر اساس نتایج بدست آمده عرض و زاویه ترک تأثیر چندانی در سختی و مقاومت تیر ندارند. مطالعه طول ترکها نشان داده که ترکهایی که در محدوده بال کششی تیر می باشند، سختی تیر را چندان کاهش نمی دهند، اما ترکهایی که وارد جان تیر شده اند سختی تیر را بشدت تحت تأثیر قرار می دهند. مقاومت تیرهای ترک خورده با افزایش طول ترک، کاهش یافته است. مشاهده شده در تیرهای با ترکهای عمیق، بعلت جابجا شدن تارخنثی تیر در مقطع ترک، مقاومت نهایی تیر کمی بیشتر از مقدار محاسبه شده با روابط تحلیل پلاستیک تیر می باشد. روش مدلسازی ترک با فنر دورانی مورد مطالعه قرار گرفته و برای تحلیل غیرخطی تیرهای ترک خورده توسعه یافته است. مطالعات انجام شده در زمینه رفتار غیرخطی چسب نشان داده که مدلهای چسبندگی-لغزش دوخطی موجود در محاسبه سختی الاستیک و مقاومت نهایی اتصال چسبی مشکلاتی دارند. در این رساله یک مدل چسبندگی-لغزش جدید با افزودن شاخه پلاستیک به مدل قبلی، برای تحلیل اتصالات چسبی در سازه های فولادی پیشنهاد شده است. این مدل بر مبنای معادلات تئوریک حاکم بر مسأله و مطالعات قبلی در زمینه اتصال چسبی فولاد و frp ارائه گردیده است. مدل پیشنهادی در مورد شش نمونه عملی آزمایش شده توسط دیگر پژوهشگران پیاده سازی گردیده و نتایج بدست آمده نشان دهنده دقت بسیار خوب آن بوده اند. روش تحلیل اتصالات چسبی با فنرهای گسسته ارائه و پیاده سازی گردیده است. این روش نسبت به روشهای ریاضی و اجزاء محدود کنونی ساده تر و سریعتر به نتیجه می رسد. مقایسه نتایج تحلیل اتصالات چسبی با این روش و نتایج روش اجزاء محدود و همچنین آزمایشهای انجام شده توسط محققان قبلی تطابق خوبی را نشان داده است. روابط محاسبه نقاط مشخصه منحنی رفتاری یک اتصال چسبی و همچنین طول گیرایی اتصال در حالات الاستیک و غیرالاستیک بصورت فرمولهای بسته ریاضی بدست آمده اند. بر خلاف برخی تحقیقات قبلی که با فرض منحنی چسبندگی-لغزش دوخطی صورت گرفته بود، فرمولهای پیشنهاد شده برای انواع منحنی های چسبندگی-لغزش از جمله منحنی پیشنهادی قابل استفاده می باشند. با استفاده از روابط بدست آمده روش جدیدی برای مدلسازی ساده اتصالات چسبی در سازه های فولادی پیشنهاد گردیده است. در زمینه بهسازی سازه های فولادی ترک خورده، فرمولاسیون محاسبه سختی تیرهای فولادی ترک خورده پس از بهسازی با ورقهای cfrp-تحت اثر بارگذاری استاتیکی مونوتونیک که ورق cfrp را تحت کشش قرار می دهد- ارائه گردیده است. در این فرمولاسیون ترک و سیستم تقویت کننده با یک فنر دورانی معادل جایگزین گردیده و سختی مجموعه تیر و فنر دورانی بر اساس روابط حاکم بر سیستمهای فنرهای مرکب استخراج گردیده است. با استفاده روش پیشنهاد شده می توان بدون نیاز به استفاده از مدلهای پیچیده اجزاء محدود، مقدار مصالح مورد نیاز برای بهسازی سازه های فولادی را بسادگی و سرعت تعیین نمود. با توجه به نتایج بدست آمده، روش ساده شده ای نیز ارائه شده که در آن نیازی به تعیین سختی تیر ترک خورده و عمق ترک نمی باشد. این روش می تواند در کاربردهای عملی طرح بهسازی سازه های فولادی بسیار مفید واقع شود. مراحل گام به گام طرح بهسازی تیرهای ترک خورده فولادی با استفاده از روش ارائه شده شرح داده شده و در مورد یک نمونه عملی پیاده سازی گردیده است.