در دهههـای گذشـته تحقیقـات زیـادی بـر روی اتـصالاتدرجای تیر – ستون و تقویت آنها صورت گرفتـه اسـت . ناکـافیبودن جزی یات اتصالات، خصوصﹰا اتصالات خارجی، باعث شدهاست که این اتصالات بهعنوان نقاط بحرانی در سازههـا مطـرحشوند [۴].
شکست برشی – خمشی ناشی از لغزش طول مهاری بهدلیل ناکافی بودن طـول مهـاری و کمبـود مقاومـت در مقابـل بـرشقطـری در هـسته اتـصال از نقـاط ضـعف ایـن نـوع اتـصالات است [۴]. از جمله این تحقیقات میتوان به کارهـای گرگلـی وهمکــاران در ســال ٢٠٠٠ [۵] و مهینــی و رونــق در ســال٢٠٠٧ [۶] در تقویت برشی-خمشی اتصالات خارجی، پروین و گراناتا در سال ١٩٩٨ در مورد تقویت خمشی -برشی اتـصالات کربل مفـصلی پـیشسـاخته و خمـشی کـردن آن بـا اسـتفاده ازورقه هایFRP [۷]، آنتونوپلوس و تریانتانیلو در سـال ۳٢٠٠ در مورد تقویت اتصال تیر-ستون باCFRP با تمرکز بر روی جـداشدگی الیاف [۸]، موخوپازیایا و سوامی در سال ٢٠٠١ در موردتوزیع تنش برشی و جدا شدگی الیاف و ورقههـای فـولادی ازسطح بتن در تیرها [۹]، آقایان هام و ال مهیـدی در سـال ۴٢٠٠ در مورد جمعبندی انواع مدل های ارائه شده در مورد جدا شدگی ورقهFRP از سطح بتن در تیرها [۱۰]، و هـارمون و همکـاران در سال ۳٢٠٠ در مورد توزیع تنش برشی و جدا شدگی الیـافاز سطح بتن در تیرها [۱۱]، اشاره کرد. اما دانش استفاده از ایـنتکنیک در تقویت سازه های پیش ساخته خـصوصﹰا در اتـصالاتاعضای آنها، ناقص و مبهم است. هدف از ایـن تحقیـق ، بهبـودرفتار این اتصالات به وسیله تقویت آن با ورقـه هـای FRP بـودهاست؛ به خصوص در ایـن مطالعـه، تمرکـز اساسـی بـر تبـدیلاتصال ساده پیش ساخته به اتصال خمشی بوده است.

۲- برنامه آزمایشها
۲-۱- نمونه های مورد آزمایش
در تحقیق حاضر چهار نمونه اتصال خارجی تیر- ستون بـامقیاس ۲/۱ ابعاد واقعـی سـاخته شـد و مـورد آزمـایش قـرارگرفت. اولین اتصال، یک اتصال بهنامBase به صورت گیـرداربا بتن درجا با توجه به فلسفه “تیر ضـعیف- سـتون قـوی” بـاآرماتور طولی تیر در حدودρmax 0.3 و آرماتور طولی ستوندر حدود ۵/۳ % با رعایت کلیه ضوابط رعایت آرماتور عرضیو طول مهاری در مناطق زلزله خیز بـر اسـاسACI 318 بـود (شکل ۱- الف ). نمونههای دوم تا چهارم بهنامهایBase-P1 ، Base-P2 وBase-P3 بهصورت اتصال ساده بـا تیـر و سـتونپیشساخته جدا از هم بودهاست؛ بهطوریکه تیـر روی کربـلستون قر ار داده شده و درز انقطاع میانی با گروت پر میشـود(شکل ۱- ب). نحوه جاگذاری ورقه هایFRP در شـکل (۲) نشان داده شده است. طراحی تعداد و ضخامت لایههایFRP چنان انجـام گرفـت کـه لنگـر ظرفیـت خمـشی منفـی در بـرتکیه گاه، حداقل برابر با ظرفیت متناظر در نمونهBase فـراهمشـود. در ایـن ارتبـاط، طراحـی بـر اسـاس ACI 440 [۱۲] صورت گرفت.

۲-۲- نحوه آماده سازی نمونه ها
طــرح اخــتلاط بــتن بــر اســاس روش وزنــی و حجمــی ACI 211-89 صورت گرفت. سـیمان مـصرفی سـیمان تیـپ ۲ پرتلند، اسلامپ مورد نیاز برای تیر و ستون ۱۰۰- ۷۵ میلیمتـر،بزرگترین بعـد دانـههـا ۵/۱۲ میلـیمتـر و بـا رعایـت منحنـیدانه بندی اسـتاندارد، مقـدار آب لازم 3W=216 kg/m و نـسبت

(الف) (ب)
شکل ۱- الف) اتصال Base، ب) اتصالات Base-P1 تا Base-P3

2085340-249

(الف) (ب) (ج)
شکل ٢- الف) اتصال Base-P1، ب) اتصال Base-P2 ، ج) اتصال Base-P3

آب به سیمان W/C=0.54 انتخاب شد.
قالببندی و بتن ریزی نمونهها در سطحی افقی با استفادهاز قالبهای فلزی انجام شد. نمونهها تا یک هفتـه، سـه بـار درروز آب دهـی شـدند و تـا۳۰ روز در دمـای آزمایـشگاه قـرار گرفتنـد. پـس از عمـل آوری بـتن، نمونـه هـای تیـر و سـتون پیش ســاخته روی یکدیگر قــرار گرفته و درز انقطــاع ۳۰ میلیمتری بهوسیله گروت بسته شد. بـرای تمـام گوشـههـایاعضای بتنی، پخی با بعد ۲۵ میلیمتر درنظرگرفتـه شـد تـا ازتمرکز تنش در لایههـایFRP دورپـیچ بـه دور تیـر و سـتونجلوگیری بهعمل آید . برای بهدست آوردن سطحی با زبری تا۵/۰ میلیمتر، سطح با استفاده از سـمباده نـرم و بـرس سـیمیصاف گردید . اولین لایهFRP بـا رزیـنSikadur-330 اشـباعشـده و روی سـطح چـسبانده شـد. سـپس بـه وسـیله غلتـک پلاستیکی و گیره، سطح فشرده شد تا چـسب اضـافی خـارجشود. به همین ترتیب لایه های دیگر نیز چسبانده شد تا ورقه به ضخامت لازم برسد.

۲-۳- مشخصات مصالح به کار رفته
مقاومت فشاری بتن ۲۸ روزه برای هریـک از نمونـههـا بـااستفاده از ۳ نمونه استوانهای با قطر ۱۵۰ میلـیمتـر کـه ۲ تـا ازنمونهها مشابه نمونه اصلی عملآوری شده و یکی از نمونـههـادر حالت اشباع کامل عمل آوری شده است، در جدول (۱) ذکـرشده است . جدول (۱) همچنین سایر مشخصات نمونهها را نیـزنشان میدهـد . آرماتورهـای کشـشی در تیـر و سـتون از فـولاد A-ІІІ باfy = 420 MPa ، و آرماتور طولی تحتانی تیر و خاموتهااز میلگرده ای A-ІІ بـا fy = 300 MPa در نظ ر گرفت ه ش د.
مشخصات ورقهFRP بهکار رفتـه SikaWrap-200C از جـنسکربن بوده و دارای مشخصات فنی مطابق جدول (۲) است.

۲-۴- تجهیزات آزمایش
با توجه به محدودیت ابعاد دستگاه برای آزمون نمونه، ابعاد
جدول ۱- مشخصات نمونهها و نتایج آزمایش
درصد تفاوت بار نهایی با نمونه Base بار شکست
نهایی(kN) درصد دورپیچ تیر و
**(ρfW ) کربل درصد FRP طولی تیر
*(ρfb ) مقاومت فشاری ۲۸ روزه (MPa) نمونه
۰ ۲۴ ۰ ۰ ۲۱/۳ Base
۰/۸۱ ۴/۵۰ ۰/۱۱ ۰/۲۵ ۲۳/۲ Base-P1
۰/۶۸ ۷/۷۵ ۰/۲۲ ۰/۲۲ ۲۳/۱ Base-P2
۰/۱۷ ۱۹/۵ ۰/۲۲ ۰/۲۲ ۲۱/۱ Base-P3
47777459592

135026459592

ρ =fbAbhf و **ρ =fwAbhf

جدول ۲- مشخصات فنی FRP
SikaWrap-200C مشخصات فنی
E = 230 GPa مدول الاستیسیته
W = 200 g/ m2 ± 5% وزن
ρ=1.80 g/cm3 چگالی الیاف
fu = 3900 MPa مقاومت کششی الیاف
ε u =1.55% کرنش نهایی الیاف
t = 0.11 mm ضخامت طراحی الیاف
نمونه در مقیاس۲/۱ اندازه واقعی انتخاب شد. در نمونه واقعـیفرض بر این است که نقطه عطف در وسط تیـر و سـتون قـرار دارد. با این تفسیر اتصال مربوطه که ابتدا و انتهـای نمونـههـایآزمایشی روی آن سوار میشوند، بهصورت مفصل طراحی شد.
نمونههای ساخته شده بعد از عملآوری و تقویت، به زیر جـک۲۵۰۰ کیلونیوتنی انتقـال یافتـه و روی اتـصالات مربوطـه قـرارگرفت. برای برداشت اطلاعـات در هنگـام بارگـذاری، از یـکLoad-Cell ۵۰۰ کیلــو نیــوتنی بــا دقــت ۲۵۰ نیــوتن و یــکActuator برای کنترل- بار تغییرمکان و پـنجLVDT بـا دقـت
۰۰۱/۰ میلیمتر با جاگذاری بهصورت شکل (۳) برای برداشـتتغییرمکـان نقـاط مختلـف اتـصال اسـتفاده گردیـد. بارگـذاری بـه ص ورت یـک بـار مح وری ثاب ت روی س تون ب ه می زان P = 0.2fc′Ag توسط یک جک هیدرولیکی دسـتی، و یـک بـارمتغیــر در ســر تیــر در موقعیــت ۱۰۰۰ میلــی متــری از بــر

شکل ۳- نمایش شماتیک تجهیزات آزمایش

ات صال توس ط ی ک ج ک هی درولیکی ب ا ه دایت رایان ه ای و بــا سیــستم بارگــذاری بــا کنتــرل تغییــر مکــان صــورت گرفت.

۳- نتایج تحقیق آزمایشگاهی
۳-۱- نتایج نمونه Base
نتــایج آزمــایش بــر روی نمونــه اول نــشان مــی دهــد کــه آرماتورهای طولی تیر در بر تکیهگـاه بـه تـسلیم رسـیدند؛ یعنـیپوش منحنی آزمایشگاهی تا لحظه تـسلیم بـا منحنـی نظـری تیـرکنسول مطابقت دارد؛ ولی بهدلیل ضـعف هـسته اتـصال در نبـودآرماتور عرضی، ترکهای ریز قطری نیز درون هسته بهوجود آمد ودر نهایت با وجود رعایت سایر ضوابط آرمـاتور عرضـی و طـولمهاری در مناطق زلزله خیز، لغزش در آرماتور کششی اتفاق افتاد.
شکست تاحدودی حالـت تـرد دارد و شـکلپـذیری مناسـبی دراتصال بهوجود نیامده است. این امر لزوم توجه ویـژه بـه اجـرایدقیق هسته اتصال را نشان میدهد، شکلهای (۴) و (۱۱).

۳-۲-نتایج نمونه Base-P1
شکست هنگامی اتفـاق مـیافتـد کـه دورپـیچ تیـر وکربـلب ه ص ورت کش شی ب ا اس تفاده از ح داکثر ظرفی تFRP در

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل ۴- ترکهای بر اتصال و هسته اتصال Base

0.0155 =εu پاره میشود. در این موقع حـدود ۲۵% از الیـافورقهL شکل در لایههای تحتانی پاره شده است. از این به بعـدفقط ۳۰% از لنگر حداکثر بهوسیله ورقهL شکل انتقال مییابـد . نتایج آزمایش بر روی نمونه دوم نشان میدهد که تقویت اتصال با استفاده از ورقهL شک ل در بالا و پایین گره اتصال تأثیر بسیارناچیزی در انتقال لنگر دارد. زیـرا بـا توجـه بـه اینکـه در گـرهاتصال، تمرکز تنش برشی زیادی در ورقهL شکل بـرای انتقـالنیروی کششی تیر به دورپیچ ستون بهوجـود مـیآیـد؛ ورقـهL شکل در نقطه تا شدگی پـاره مـی شـود، شـکلهای (۵) و (۱۱).
مکانیزم انتقال بار در شکل (۶) نشان داده شده است.

۳-۳- نتایج نمونه Base-P2
در اوایل بارگذاری در بار ۴۰۰۰ نیوتن، در ورقـهU شـکلچسبیده به ستون، جدا شدگی لایه سطحی بتن از چسب بهدلیل تمرکز تنش برشی لایه مرزی در محـل تـرک خمـشی (مطـابقشکل ۷) شروع، و در عـرض سـتون توسـعه پیـدا مـیکنـد . بـاافزایش بارگذاری در بار ۵۵۰۰ نیوتن، دورپـیچ تیـر وکربـل درناحیه خم روی ورقهU شکل دچار پارگی میشود. پارهشـدگیدورپیچ بهدلیل بروز تنش کششی ناشی از سهم انتقـال لنگـر بـهکربــل در اتــصال بــا اســتفاده از حــداکثر ظرفیــتFRP در 0.0155 =εu حادث میشود، کـه بـا بـار شکـست مربوطـه بـامعادلات تعادل و همسازی تـا ۹۵% تطـابق دارد. در بـار نهـایی
Ay

1
Ex
Dx
Dy
e
FRP
e
c

1

  • 1

دیدگاهتان را بنویسید