بررسی رفتار خمشی تیرها و قاب های بتن مسلح کامپوزیتی الیافی توانمند

کامپوزیت های سیمانی الیافی مسلح توانمند برخلاف بتن معمولی تحت نیروهای کششی، از خود رفتار سخت شوندگی کرنش بروز می دهند. این سخت شوندگی کرنش، پس از اولین ترک خوردگی رخ داده و منجر به تشکیل ترک های چندگانه می گردد. بیشتر پژوهش هایی که بر روی مصالح hpfrcc انجام گرفته محدود به مباحث ویژه ای همچون مقاوم سازی لرزه ای سازه ها بوده و معادلات کمی برای مدل سازی این مصالح ارائه شده است. هدف از انجام این پایان نامه، بررسی رفتار خمشی تیرها و قاب های ساخته شده با بتن های hpfrcc می باشد. برای این منظور، انجام مطالعات آزمایشگاهی، تحلیلی و تئوری در دستور کار قرار گرفت. نمونه های آزمایشگاهی انتخابی شامل هفت تیر با تکیه گاه های مفصلی تحت بارگذاری دونقطه ای قائم افزاینده و سه قاب یک طبقه ی یک دهانه با تکیه گاه گیردار تحت بارگذاری های ثابت قائم و افزاینده افقی بودند. تیرهای مورد نظر شامل تیرهای بتن مسلح (rc)، تیرهای بتن مسلح با لایه های متفاوت hpfrcc در بخش پایینی (rch) و تیرهای hpfrcc کامل (rh) بودند. در قاب های بتنی، ترکیبی و hpfrcc نیز یک نیروی قائم ثابت به وسط دهانه ی تیر و یک بار جانبی به لبه ی بالایی ستون ها وارد شد. الگوهای ترک خوردگی، مقادیر کرنش ها و متغیرهای رفتاری آزمایشگاهی این سازه ها ارائه و بررسی گردیدند‏‏‏، سپس بر اساس این نتایج تجربی، مدل های تحلیلی مورد نظر اعتبار سنجی گردیدند و اثر عوامل مختلف مانند مقاومت فشاری بتن، میزان فولاد مصرفی، ارتفاع لایه های hpfrcc و مقدار بار قائم بر رفتار خمشی این سازه ها و ویژگی های مفصل های پلاستیک آنها بررسی گردید. در نهایت نیز چند معادله ی پیشنهادی طراحی شامل معادلات محاسبه ی لنگر مقاوم و بلوک تنش فشاری معادل اعضای hpfrcc تحت خمش ارائه گردید. نتایج نشان داد که تطابق مناسبی بین یافته های تحلیلی و عددی با مطالعات آزمایشگاهی وجود دارد. استفاده از مصالح hpfrcc به جای بتن معمولی در بخش های پایینی تیرها باعث افزایش ظرفیت باربری و تغییرشکل نهایی تیرهای ترکیبی و hpfrcc در مقایسه با تیر بتن مسلح گردید و شکل پذیری تیرهای آزمایشگاهی hpfrcc حدود 9/1 برابر نمونه مشابه بتنی شد. علاوه بر آن نتایج نشان داد که قاب hpfrcc دارای نیرو و تغییر شکل جانبی نهایی بیشتری نسبت به قاب های ترکیبی و بتن مسلح معمولی بود و شکل پذیری قاب ساخته شده با بتن های hpfrcc نیز حدود 6/1 برابر نمونه مشابه بتنی شد. همچنین، افزایش طول و ظرفیت دورانی مفاصل پلاستیک در تیرها و قاب های تحلیلی hpfrcc نسبت به نمونه های مشابه بتنی از سایر نتایج این پایان نامه می باشد.