بررسی رفتار تیرهای بتن مسلح خسارت‏دیده و تقویت شده با ورق های ‏frp‏ به کمک داده های مودال

در این پایان نامه با کمک داده های مودال پیشروی خسارت ها و مقاوم سازی خمشی با ورق های ‏frp‏ در ‏سازه های تیری بررسی می شود. این بررسی روی تیرهای بتنی و شاه تیرهای تمام مقیاس پل های واقعی انجام ‏پذیرفته است. ‏ برای دستیابی به این هدف، مجموعه ای از آزمایش های ایستا و ارتعاشی روی 9 نمونه تیر بتنی ترتیب داده ‏شد. در آزمایش های ایستا، نمونه ها در اثر بارگذاری های گام به گام خسارت دیدند. مقاومت خمشی 6 نمونه از ‏تیرها هنگامی که بار به حدود نیمی از بار نهایی رسید، با ورق های ‏cfrp‏ افزایش یافت. پس از هر گام ‏بارگذاری نمودارهای پاسخ بسامدی (‏frf‏) نمونه ها در همه درجه های آزادی به دست آمدند. پردازش تابع های ‏پاسخ بسامدی، عامل های مودال بنیادی (بسامدهای ویژه، نسبت های میرایی و شکل مودهای تجربی) نمونه ها را ‏نتیجه داد. ‏ با کاربرد روش های شناسایی برای داده های مودال اندازه گیری شده، نمونه ها ارزیابی شدند و کارآیی این ‏روش ها مورد بررسی قرار گرفت. روش های مورد بحث شامل تغییرات بسامدها، معیار اطمینان مودال (‏mac‏)، ‏معیار اطمینان مودال مختصاتی (‏comac‏)، خمیدگی مودال (کرنش مودال)، تغییرات ماتریس نرمی و بردارهای ‏ritz‏ می شوند. مقایسه روش های مورد بحث نشان می دهد که تغییرات بسامدهای ویژه هر نمونه برای ‏آشکارسازی خسارت ها و برآورد میزان اثربخشی مقاوم سازی کافی نیستند. مقدارهای ‏mac‏ می توانند تغییرات ‏سختی کل تیرها را در گام های بارگذاری نشان دهند. با مقایسه تغییرات بسامدها و مقدارهای ‏mac‏ نمونه های ‏تقویت شده با ‏cfrp‏ و نمونه های مبنا، تفاوت های سختی نمونه ها و اثر مقاوم سازی آشکار می شود. می توان ‏تغییرات سختی نمونه ها را در هر یک از درجات آزادی با معیار ‏comac‏ و کرنش های مودال ارزیابی کرد. با ‏معیار ‏comac‏ بر پایه کرنش های مودال پیشروی خسارت ها در نمونه ها را می توان به‏خوبی بررسی کرد. روش ‏نرمی ناحیه خسارت دیده نمونه ها را به صورت یک ناحیه سهمی شکل در بخش میانی نمونه ها پیش بینی می کند ‏که اندازه آن با افزایش بارگذاری ها و پیشروی خسارت ها بزرگتر می شود و می تواند اثر مقاوم سازی با ‏cfrp‏ را ‏نشان دهد.‏ برای آشکارسازی، مکان‏یابی و تعیین شدت خسارت ها در سازه های تیری، الگوریتم نوینی بر پایه ‏بردارهای ‏ritz‏ پیشنهاد شد. راهکار پیشنهادی بر پایه بردارهای ‏ritz‏ می تواند خسارت های ساختگی تکی، ‏چندتایی و گسترده را در الگوی عددی آشکار سازد. درستی این راهکار با کمک داده های مودال تجربی نیز به ‏اثبات رسید. این داده ها با فرابینی ارتعاش نمونه تیرهای بتنی از حالت نخستین تا شکست نهایی به دست آمدند. ‏نتیجه های تحلیل عددی و آزمایش تجربی نشان می دهند که روش پیشنهادی می تواند با شمار محدودی از ‏مودهای ارتعاشی خسارت ها را به خوبی آشکار کند. ‏ با کمک الگوریتم پیشنهادی بر پایه بردارهای ‏ritz، دو نمونه از خسارت هایی که در هنگام بهره برداری از ‏پل ها رخ می دهند مورد ارزیابی قرار گرفت. این خسارت ها شامل خسارت های سطحی ناشی از تباهی بتن در ‏شاه‏تیرهای بتنی و ترک های ناشی از خستگی در تیرورق های فولادی پل ها می شدند. با کاربرد الگوریتم ‏پیشنهادی در فضای کرنش های مودال می توان خسارت هایی را که در گام های نخست روی داده شناسایی و ‏برای پیشگیری از شکست ناگهانی سازه تصمیم گیری کرد. ‏