دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقاوم سازی شاهیترهای بتن فولادی با به کارگیری ورقهای همگن مسلح به الیاف فولادی
خلاصه : استفاده از مصالح ترکیبی برای باز سازی شالوده های زوال یافته پذیرش جهانی یافته است . تکنیکهای قراردادی برای مقاوم سازی تحت استاندارد پلها کاری بسیار گران و وقت گیر و طاقت فرسا است . بسیاری از تکنیکهای جدید از فیبرهای مقاوم پلیمری ورقه ورقه ای و سبک با مقاومت بالا ونیز دارای خاصیت ضد فساد و خوردگی جهت دستیابی به نتیجه های بهتر استفاده می کند ظرفیت باربری بی‌شاهیترهای کامپوزیت می تواند در بال فشاری با بکارگیری کمربند اپوکسی قویاً بهبود یابد . این مقاله به بررسی نتایج در رفتار شاهیتر کامپوزیت تقویت شده با ورقهای تحت بار استاتیکی می پردازد. شاهتیرهای مورد مطالعه برای ابعاد و فولاد درتید دارای ضخامت و پهنای بال پهنای بتن دال مورد آزمایش قرار گرفت ضخامت ورقهای ثابت بود و تعداد آنها در هر دانه مورد استفاده قرار گرفتند . نتایج آزمایش نشان داد که کمربند اپوکسی ورقهای ظرفیت باربری شاهتیرهای کامپوزیت را افزایش داده و رفتار آنها با متدهای سنتی قابل پیش بینی است .
معرفی : در طول 35 سال گذشته انجمن آشتو برنامه های خود را برروی سرعت پلها گسترش داد و به مرز بازرسی 6 ماهه کشاید . در این مورد مشخص گردید که بیشتر پلهای بزرگراهی در آمریکا شامل استاندارد می شوند بر اساس آخرین بازنگری تعداد پلهای از کار افتاده و فرسوده موجود در بزرگراههای کشور که در حال فعالیت می باشند بالغ بر است بیش از 43% این پلها از فولاد ساخته شده است پلهای فولادی از جمله بیشترین ها بودند که توسط گروه توسعه و بهبود سازی و تقویت در گزارش شده بود . خستگی و فرسودگی در مقاطع حساس و خوردگی و پوسیدگی به دلیل عدم حمایت و محافظت دقیق از عمده مشکلات پلهای فولادی بود علاوه بر این بسیاری از این پلها نیازمند این بوده که برای حمل بار و ترافیک بیشتری تقویت شوند در این گزارش نیز قید شده بودکه توسعه و مرمت قبل از هر سیستمی باید مورد بررسی قرار گیرد . در درجة اول قراردارد نسبت به جایگزینی هزینة ترمیم و مرمت و بازسازی بسیار کمتر از هزینة جایگزینی پلها بود در مجموع توسعه و مرمت و بازسازی زمان کمتری را می طلبد و نیز دوره های منقطع سرویس را کاهش می دهد . رسیدگی به منابع محدود در دسترس جهت سنگینی مشکلات وابسته و همراه پلهای فولادی و نیاز جهت اتخاذ و استفاده از موارد و مصالح جدید و تأثیر هزینه، همگی شاهدی بر این ادعا است . خواص فیزیکی و مکانیکی ویژه آن را تبدیل به گزینة بهتر برای تعمیر و بازسازی سازها نمود ها همانند بلور و کربن و صفحات کلار در محل پیدایش صمغ تشکیل یافته از الیاف با مقاومت بالا تا فشاری هستند .
بنیان بلوری ترکیبی آنها تقریباً ارزان و در دسترس می باشد . این ترکیبها و کالاهای بتنی و مسائل بنایی استفاده فراوانی دارد . مدول کششی پایین این ترکیبات( ) ها خصوصیات مکانیکی برجسته ای را همچون مدول الاستیسیته و مقاومت کششی تا و ار خود نشان دادند . در اضافه الیاف دارای وزنی کمتر از الیاف فولادی و دارای خاصیت فساد پذیری کمتری هستند. صفحات و یا ورقهای دارای مدول تنشی و کششی بالای ها در صورت اتصال به اعضای کششی می تواندمقاومت و سختی شاهتیرها را افزایش دهد ، از دیگر خصوصیات ورقه های کاهش میزان تنش موجود در اعضای اصلی که در نتیجة آن افزایش عمر قطعات از لحاظ خستگی را می توان نام برد در طول دهة گذشته مطالعات گسترده ای در جهت تقویت و مرمت و باز سازی شاهتیرهای های بتنی با قید و بندهای اپوکسی ها انجام گشته، با این حال مطالعات اندکی در زمینة استفاده از قیدهای چسبانده شده با اپوکسی به این مصالح در موردشاهتیر های فولادی رخ داده است .
این مقاله بررسی اثرات مفید استفاده از ورقه های در بال کششی شاهتیرهای کامپوزیت در جهت بهبود و ظرفیت بار بری نهایی و ایجاد سختی پس از تنش تسلیم می پردازد .
فعالیت های گذشته :
بیشترین تکنیکهای معمول مورد استفاده در بازسازی پلها عبارتند از
1- مقاوم سازی اعضا
2- اضافه کردن اعضا
3- تقویت عمل کامپوزیت
4- ایجاد اتصال کمکی
5- پیش تنیدگی
به طور کل تمام روش های معمول فوق الذکر که نیازمند یک سری پیش زمینه های گسترده ودوره های مکرر سرویس و نیز هزینه های گزاف هستند و در اکثر موارد این روشها از احتمال بروز این مشکلات به طور کامل جلوگیری بعمل نمی آورند در طی سالیان طولانی بررسی به عنوان مثال استفاده از صفحات فلزی پوشا فلزی، برای تعمیر و مرمت و تقویت اعضا ساخته شده ، یک روش معمول به حساب می آید تاریخ استفاده از این روش به سال 1984 باز می گردد به هنگامی که یک پل 73 ساله نیاز به مرمت داشت. ضعفهای اصلی صفحات پوششی جوش داده شده عباتند از :
1- نیاز به ماشین الات سنگین جهت انجام فرایند جوشکاری
2- حساسیت مقاطع جوشها در زمینه خستگی
3- احتمال بروز پوسیدگی ناشی از بروز جریان الکتریکی بین اعضا و موارد متصله و صفحات جوشکاری شده ( جوش ، پیچ ، پرچ ) .
مطالعات بسیاری روی صفحات قیدی فولادی چسبانده شده برای مقاوم سازی سازه های فولادی و بتنی انجام گرفته است اولین تاریخ آن باز می گردد به سال 1964 در دوربان آفریقای جنوبی جایی که مسلح کردن قیدهای بتنی هنگام ساخت به طور ناگهانی ظهور نمود قیدها توسط صفحات قیدی فولادی چسبانده شده در مقاطع فشاری تقویت شده بودند. تا سال 1975 در ژاپن بالغ بر 200 پل بتنی ناقص برپا شده توسط این روش تقویت شده اند در مطالعه ای هدایت شده در دانشگاه وی لند قیدهای چسبنده پیچ شده در انتهای شاهتیرها به صورت صفحات پوششی فولادی بهبود قابل توجیهی درطول عمر خستگی شاهتیرها حاصل نمود آنها افزایش عمر خستگی به میزان 20 مرتبه بیشتر را در مقایسه با حالت های جوش شده گزارش نمودند در مطالعه هدایت شده دیگری در دانشگاه فلوریدای جنوبی امکان استفاده از در زمینة تقویت پلهای کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت و آنها در مجموع6 تیر به طول 1/6 متر و با ابعاد و ضخامت دال و پهنای را مورد آزمایش قرار دادند . های مورد استفاده دارای طول و پهنا در دو ضخامت بودند که بر این اساس ها باعث بروز بهبود قابل توجهی در ظرفیت باربری نهایی تیرهای گشتند موضوع مورد بررسی دانشگاه دساوار بر مطالعة مزایای استفاده از مصالح بتنی پیشرفته در مرمت پلهای روی به زوال رفته می باشد به عنوان بخش کوچکی از آزمایش آنها هشت تیر ، فولادی را با روشهای مختلف مرمت کردند آنها افزایش متوسطی را به میزان 60% در کلیه روشهای مقاوم سازی با استفادهاز ها گزارش کردند آنها همچنین دو تیر فولادی زنگ زده به طول را مرمت و تعمیر و آزمایش نمودند شاهتیرها به طور شماتیک تحت استاندارد آمریکا – به ابعاد و عمق و پهنای بال و I شکل بودند . نتایج تحقیقات آنها افزایش 25% در سختی و 100% در در ظرفیت بار بری نهایی را نشان داد . بررسی آزمایشات محدود بر روی اثر بخشی ورقهای مهاربندی شد شده برروی شاهتیرهای کامپوزیت در بال فشاری :
این روش به سوی بررسی تأثیر بخشی این متد هدایت شد . نتایج آزمایشهای علمی همچنین با یک روش عرضی تحلیل مقایسه گردید ، نویسنده در مقاله ای جداگانه به این موضوع پرداخته است . نتایج این بررسی مشخص نمود که خردگی الکتریکی مهم نبوده و این میزان را می توان با استفاده از یک لایة چسبنده غیر فولادی بین فولاد و و بیشتر کاهش داد :
مطالعة آزمایش :
اثر بخشی ورقهای مهاربندی و چسبیده شد در زمینة بهبود و ظرفیت بار بری نهایی شاهتیرهای کامپوزیت با مقاوم سازی 2 شاهتیر توسط ورقهای الیاف کربنی مورد آزمایش قرار گرفت به بیان دیگر به جهت مشاهده اثر دهی این روش سه ورق با ضخامتهای متفاوت مورد بررسی قرار گرفت قیدهای همسان توسط 1 و 3 و 5 ورق تقویت شدند سراسر ورقه های همسان بوده و در نقاط قطع برای هر لایه مقاوم سازی صورت گرفته بود و این تمهیدات به جهت جلوگیری از شکست آنها( پیش از موعد ) در نقاط تکیه گاهی تحمل تنش تسلیم صورت گرفت
مصالح : پرچ زدن سطحی :
جهت اتصال ورقه ها به سطح بال فولاد از یک ترکیب دوگانه چسبناک استفاده گردید نسبت ترکیب چسبندگی برابر با یک قسمت کرزین به 1 قسمت سخت کننده در واحد حجم بوده این چسب طی یک دوره 30 دقیقه ای در دمای اطاق و سرانجام پس از دو روز در دمای 25 درجة سانتی گراد به طور کامل عمل می آید این جسب سریعاً پرچ را و محکم نموده و بسیار مناسب جهت استفاده در کارهای سراسری می باشد .
اپوکسی :
یک ترکیب در کارخانه دارای چسبندگی کمتر جهت اتصال ورقه ها به یکدیگر مورد استفاده قرار گرفت نسبت ترکیب در این حالت شامل دو قسمت زرین و یک قسمت سخت کننده در واحد حجم می باشد دو خاصیت مختلف :
الف : ترکیب اولیه در یک ساعت در دمای اتاق و ترکیب نهایی در هفت روز در دمای 25 سانتی گراد رخ خواهد داد این ترکیب دارای زمان چسبندگی طولانیتر و میزان چسبندگی پایین تر است . در بین ورقهای برای تنظیم بیشترین سطح تماس مورد استفاده قرار می گیرند در یک صفحة ورق فیبر کربنی غیر هادی با ابعاد عرض و ضخامت می باشد بعد از آزمایش 16 نمونة مستقیم ( طول ) و عرض متوسط تنش مقاوم و مدول کششی الاستسیته و ضریب پواسن بدست آمد .
فولاد :
از مقاطع نورد شده در این ازمایش استفاده شد آزمایش تنش تک محوره در نمونه ها با خصوصیات طول درجه و پهنای و ضخامت و برش در بال و مقطع تغییر شکل ایجاد کرده متوسط مقاومت برشی تا و مدول الاستیسیته تا 177 و ضریب پواسن از تا در نمونه های برداشت شده از بال و جان به طور نسبی حاصل گردید .
کمترین آرماتور در بین دال ها برای حرارتی و خزشی توسط استفاده از مفتولهای منطقه ای مسلح جوش داده شده به ابعاد صورت پذیرفت
بتن : از بتن به طراح اختلاط نرمال و مقاومت فشاری را سلامپ و بزرگترین بعد دانه استفاده گردید 12 نمونة سیلندری در هنگام ساخت بتن آماده شد و در گریدر قرار گرفت تا عمل آید آنها دقیقاً پس از ازمایش قیدها تحت تست تنش فشاری تک محوری قرار گرفتند تنش فشاری و مدول الاستیسیته بتن عبارت بوده از و .
ترتیب و تدارک نمونه ها :
مقاطع فولادی در ابتدا به طول تیرهای بریده شدند سپس گل میخهای فولادی به ضخامت و ارتفاع در طول بال فشاری در دو ردیف در مرکز به فاصلة 125 با فاصلة یکسان جوش داده شد پس ازشکل دهی ایمن سازی لبه ها شبکه آرماتور در فاصلة میان دال با ضخامت بر روی پایه هایی قرار می گیرد . دو حلقة ساخته شده در آماتور به بالای گوشة شاهتیرها
جهت قالب بندی تیرها پس از جاسازی جوش داده شده است تمام دال ها در محل قالب بندی شده و توسط ویبره دستی ویبره انجام شد چند نمونه سیلندری جهت انجام آزمایش تنش محوری قالب بندی کشد. شاهتیر و قالب ها در زیر پوشش پلاکسی مرطوب نگه داشته شد. ورقه های به صورت نواری پریده شده اند برای نمونه هایی که با یک لایة ترفیت شده بودند از یک جفت ورق به طول و ضخامت و در دو طرف شاهتیر استفاده شد و برای نمونه هایی که بال سه لایه و تروفید شده بودند از 3 جفت ورقه که در طول و بریده شده بودند و دارای طول بودند در کنار هم استفاده گردید به همین ترتیب برای نمونه هایی که در 5 لایه تروفیل شده بودنددرقه های به طولهای و و و متر بریده شده که دارای متر طول بوده اند .
انتهای این ورقها توسط مسطح گردیده . در سطوح این ورقها از استفاده شده و با نمک حلال و زرین و آب ملایم شسته شده پس از خشک کردن ورقها برای سیستم چند لایه سطوح ورقها توسط یک لایة ضخیم اپوکسی کاور گردیده و سپس آنها را با نیروی کمی با پرس هوایی به هم چسبانده اند و اپوکسی اضافی زائد را با فشار باد جدا کرده اند از الیاف مویی نیز برای پر کردن درزها ایجاد شد و در گوشه های ورق ها و ما بین آنها برای بالا بردن ضریب اطمینان استفاده می شود پس از آن دال بتنی به طور کلی عمل آوری و دقیقاًً قبل از بکارگیری ورقهای بالهای فشاری هر کدام از شاه تیرها شمارة 30 زده شد و با محلول نمک و زرین و آب گرم شسته شده به مجرد خشک شدن تیره های فولادی ورقهای رویه مشی در سطوح بال فشاری و ورقها مورد استفاده قرار می گیرد تمام قطعه توسط یک لایة نازک روکش مشی ( ) به صورت یکنواخت پوشیده شده اند و به یکدیگر پرس شده و ایپوکسی اضافه توسط فشار باد کنده شد. در سراسر طول ورقه های از الیاف پوششی و قالب های آلومینیومی به ابعاد استفاده گردید این عمل در زمان گیرش رویه مشی ( ) صورت می گیرد بعد از دو ساعت اپوکسی اضافه از اطراف و نمونه ها برداشته شد بعد از یک هفته یک مغزی مقاوم با ضریب گذردهی الکتریکی در سطوح تیرهای فولادی ، ورقهای و دال بتنی نصب گردید .
در وسط دهانة مغزی مقاوم در بالا و پایین وال بتنی و بالای بتنی و بال تیر فولادی و ورقهای قرار داده شده است مضافاً مغزی های مقاوم در انتها و دهانه ورقهای بال فشاری جایگذاری شده 8 قطعة مکعبی چوبی بریده شده و بین بالها مانند گو کار گذاشته می شود تا از لغزش آنها جلوگیری کند و هنگام بار گذاری نیز حمایت کند صفحات بار گذاری در بالای بال توسط دو قاب و با استفاده از اتصال سیمان سخت شده و آماده گردیده این قالب ها از یکدیگر 500 میلی متر فاصله داشته و به صورت منظم در دو طرف دهانه میانی و سرتاسر خط مرکزی دار قرار گرفته
تنظیمات آزمایشی :
آزمایش خمش 4 طرفه با بکار گیری انجام پذیرفت
بار گذاری توسط یک جک هیدرولیکی با ظرفیت 500 و 100 نیوتنی صورت گرفت .
بخاطر محدود بودن ظرفیت تا سقف 500 نیوتن مورد استفاده قرار گرفت . میزان بار توسط دو سلول بظرفیت و شکست توسط اندازه گیری شده بارگذاری یکنواخت تحت دستگاه محرک تحت شدت بار صورت پذیرفته . یک مجموعة سه تایی بار گذاری نشده از تست بر آمد ( قبل از جاری شدن فولادو بعد از آن در سطح بار )
شکست ناشی از بارگذاری در وسط دهانه و تنش های مختلف در جاهای مختلف توسط اطلاعات را به صورت یک سیستم دهی به کامپیوتر داده و توسط پردازش گردید .
دهانه خالص و فاصلة نقطه های بارگذاری نیم متر بوده است تکیه گاههای بار گذاری از نوع مفصلی انتخاب شده است از یک تکیه گاه غلتکی برای انتقال بار جک هیدرولیکی به تیر پخش کننده استفاده شد .
مدل تجزیه و تحلیلی :
یک روش تغییر شکل افزایشی کنترل شده و سازگار با تغییر شکل و موازنه نیروها به جهت آنالیز مورد استفاده قرار گرفته بعلاوه ظرفیت نهایی باربری برسی شاهتیرها با روش طراحی تنش نهایی ارائه شده توسط آشتو محاسبه گردید .
رفتار بارگذاری شکست :
روش‌بارگذاری‌شکست‌شاهتیرهای بتن فولادی فرضیات زیر را در نظر می‌گیرد.
1-تغییر جهت خطی فشاری سراسر عمق مقطع صورت می گیرد 2- لغزشی بین بتن و فولاد و وجود ندارد 3 -روابط الاستوپلاستیک برای فولاد صادق است 4- رفتار بتن
5-رفتار خطی الاستیک
6-عدم وجود تغییر شکل برشی
رابطه بین لنگر و پیچش در مقاطع با شبکه بندی بتن دال ، بال بالایی ، جان ، و بال پایین به ده نوار با ضخامت های یکسان و مشتمل بر به عنوان یک لایه بسط داده شد . تنش در بالای بتن دال از جمله پارامترهای اولیه ای بود در هر لول و فاصله از تار خنثی با آزمون سعی و خطا محاسبه شد .
به عنوان یک نتیجه در هر نقطه جفت مقادیر لنگر و پیچش بدست آمد .
بدیهی است از تکنیک این نقشه های نام گذاری شده می توان ظرفیت بار بری خمشی مقاطع را از میزان در متر برای یک مقطع دست نخورده به میزان برای سیستم1 و 3و 5 لایه افزایش داد حضور ورقهای میزان خمش جاری شدن مقاطع را از کیلونیوتن در متر برای مقطع دست نخورده برای سیستم های 1و3و5 لایه افزایش دهد .
افزایش قابل توجه سختی در مقاطع پس از جاری شدن فولاد می تواند یکی از نتایج مثبت قابل توجه سودمندی این روش باشد .رابطه بار شکست توسط روش مهان گسترده بدست آمد . تیرها به صد قطعه با طول یکسان تقسیم شد .
همانند صفحات خمشی پیچشی تمام پیچشها هنگامی که بتن به تنش . رسید پایان یافت –
به موازات مسائلی که روابط خمشی پیچشی را بدست می دهد ظرفیت باربری نهایی شاهتیرها به شدت افزایش می یا بد
رابطه های بار شکست می توانند بصورت دو خطه با دو سختی متفاوت الاستیسیک و غیر الاستیک ایده آل شوند . سختی الاستیک شاهتیرها از حالت برای یک شاهیتر دست نخورده به میزان برای سیستمهای 1 و 3 و 5 لایه ارتقا می یابد ضمناً سختی پسی الاستیک شاهتیرها از مقدار برای یک شاهیتر دست نخورده به میزان برای سیستمهای 1 و 3 و 5 لایه افزایش می یابد. رویه فوق در محیط تحت برنامه « مارکو» پیش رفت .
ظرفیت خمشی نهایی ( آشتو)
آیین نامه آشتومحدودیت را در جهت تخمین میزان تراکم فشار در زمان شکست در بتن را محور کار خود قرار داد . بکارگیری این روش و لحاظ کردن خصوصیات مختلف برای جان و بار و ظرفیت خمشی نرمال و پیچشی نهایی مقاطع را بدست آورد .
و اضافه کردن ورقهای به شاهتیرهای فولادی باعث ازدیاد میزان ظرفیت خمشی به طور ویژه و پایین آوردن تار خنثی گردید بطوریکه هدایت مقاطع و پیچشی نهایی آنها به شدت کاهش یافت نتایج روش آشتو به خوبی با مقدارهای حاصله با روش عدد دهی مقایسه شد . در این مطالعه سه شاهتیر کامپیوزیت توسط اندود اپوکسی نامگذاری شده که در 1 و 3 و 5 لایه در سراسر طول بال فشار چسبانده شده است مورد آزمایش قرار گرفته است این نمونه ها مورد بارگذاری با شدت یکنواخت در حدود در دقیقه و نیز مدت زمان کوتاهی عدم بارگذاری بین ناحیه های الاستیک و پست الاستیک قرار گرفته است . در منطقه الاستیک اطلاعات در سطح بارگذاری ویژه جمع آوری گردید و پس از جاری شدن این اطلاعات در نزدیکی سطح شکست جمع آوری شد . دال بتنی از بال فشاری تیر فولادی حمایت می کرد در حالی که هیچ توده جانبی ای در هیچ منطقه ای در بال شاهتریها قبل از شکست وجود نداشت . گل میخ های برش یک عمل کامپیوزیت بسیار عالی را بدون هیچ لغزشی بین فولاد و بتن ایفا کردند .گوه های چوبی که زیر جان در نقاط بارگذاری در تکیه گاهها از آن حمایت می کردند مانع از لغزش جان گریدند .
نقشه های بار شکست برای شاهتیرهای کامپیوزیت نامگذاری شده در شکل 10 آمده است .
نام گذاری با ورقهای در یک لایه :
در آغاز آزمایش در مقاطع بار بر ترک های بسیار ریز و ناچیزغیر سطحی ناشی از جمع شدگی بتن وجود داشت
در سطح بار
درزها بسته می شوند و عملکرد تیر زیر خواب به صورت خطی با سختی حدو همراه است و در آغاز کار بلندی حدود دارد . تخلیه بار در بار هیچ ترکیب نا بسامان یا رفتار غیر خطی را نشان نمی دهد و نهایتاً پلات اولیه را ترسیم می نماید . فیبر گسترده از بال فشار در بار ارائه می‌شود . در این سطح از بار ، فشار در صفحة می باشد که حدود است. از آن پس ، سختی تیر زیر خواب به صورت متناوبی کاهش می یابد و منحنی به تدریج غیر خطی می شود و این در حالی است که بال و صفحة وب را در سرتاسر آن پردازش را ارائه می کنند .
در فرای سطح بار ، ضد ترک طولی در صفحة بتونی و سرتاسر لبه های بال ، مشهود می شوند. این ترکها به عنوان بارهای اضافی ، افزایش می یابد و قادرند در صورتیکه استحکام عرض بیشتری در صفحه به کارگرفته شده باشد از ایجاد آن جلوگیری کنند .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 24 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
