تقویت برشی- پیچشی تیرهای بتن آرمه با استفاده از کامپوزیت های frp

چکیده هدف اصلی از رساله حاضر، بررسی رفتار تیرهای بتن آرمه تحت اثر برش و پیچش توأم است. در این راستا ابتدا تیرهایی با طول 2850 میلی متر ساخته شد. این تیرها در دسته های 5 تایی هر کدام از یک طرح اختلاط مشابه ساخته شده و به صورت دو سر گیردار مورد آزمایش قرار گرفتند. به این صورت که دو انتهای تیر از نظر خمشی و پیچشی کاملاً مقید شده و در وسط بار خارج از مرکز بر روی بازوی یک کمربند فلزی دور تیر اعمال شد. اولین گروه از نمونه ها که با توجه به اسم طرح اختلاط آن ها با نام گروه e شناخته شدند، نمونه های مبنا یا بدون تقویت بودند. این گروه شامل 5 نمونه بود که با نام های e0، e1، e2، e3 و e4 نام گذاری شدند. این نمونه ها به ترتیب در خروج از مرکزیت "0"، 290، 470، 616 میلیمتر و ? (پیچش خالص) آزمایش شدند. پس از انجام آزمایش این نمونه ها برای آنها منحنی اندرکنش برش- پیچش رسم شد. این منحنی به خط مستقیم بسیار نزدیک بود. در قدم بعد این نمونه ها با استفاده از نرم افزار ansys مدل سازی و آنالیز غیرخطی شدند. سپس نمونه های دیگری تعریف شد. به این صورت که در نمونه های جدید در 4 دسته ی 5 تایی آرماتور عرضی به ترتیب 2، 3، 4 و 5 برابر آرماتور حداقل آیین نامه ی aci 318-08 در نظر گرفته شد. هر گروه 5 تایی در خروج از مرکزیتی مشابه نمونه های مبنای آزمایشگاهی مورد تحلیل غیر خطی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در نمونه های دارای آرماتور عرضی تا حد 3 برابر آرماتور حداقل آیین نامه ای هم چنان منحنی اندرکنش برش- پیچش خطی است. در نمونه های دارای آرماتور عرضی بیش تر، این منحنی در نزدیکی محور قائم (محور پیچش) به سمت عمود شدن بر محور پیش می رود. در گام بعدی دو دسته از نمونه های ساخته شده یکی شامل 5 و دیگری شامل 4 نمونه با استفاده از نوارهای دورپیچ کامل منقطع cfrp تقویت شدند. این دو دسته نیز در خروج از مرکزیت های مختلفی (مشابه نمونه ی مبنا) آزمایش شدند. نتایج نشان داد که میزان افزایش ظرفیت باربری برای این دو دسته به طور متوسط در حدود 85% است. هم چنین منحنی اندرکنش برش- پیچش برای این نمونه ها نیز به صورت خط مستقیم به دست آمد. در ادامه 6 نمونه ی آزمایش گاهی دیگر تعریف شدند. این نمونه ها با استفاده از نوارهای u شکل تقویت شد. پارامترهای مورد بررسی در این نمونه ها، ارتفاع u و استفاده از نوارهای طولی در بدنه تیر و استفاده از نوار عرضی در بالای نقطع تیر بود. نتیجه آزمایش این نمونه ها را می توان در افزایش بار نهایی و ترک خوردگی و تأثیر قابل توجه استفاده از نوارهای طولی بر افزایش بار ترک خوردگی و جدا شدگی خلاصه نمود. هم چنین از بین نمونه های شاهد، 4 نمونه پس از شکست نمونه شاهد با استفاده از نوارهای دورپیچ cfrp تقویت شدند. سپس این نمونه ها تحت بارگذاری در خروج از مرکزیت های مختلف قرار گرفتند. نتایج این دسته نشان داد که در این نمونه ها علاوه بر بازیابی ظرفیت اولیه نمونه شاهد، به طور متوسط 61% نیز افزایش ظرفیت برشی- پیچشی نسبت به نمونه های شاهد ایجاد شده است. هم چنین منحنی اندر کنش برش- پیچش برای این نمونه ها نیز به شکل خط مستقیم به دست آمد.