در دهههـاي گذشـته تحقيقـات زيـادي بـر روي اتـصالاتدرجاي تير – ستون و تقويت آنها صورت گرفتـه اسـت . ناكـافيبودن جزي يات اتصالات، خصوصﹰا اتصالات خارجي، باعث شدهاست كه اين اتصالات بهعنوان نقاط بحراني در سازههـا مطـرحشوند [۴].
شكست برشي – خمشي ناشي از لغزش طول مهاري بهدليل ناكافي بودن طـول مهـاري و كمبـود مقاومـت در مقابـل بـرشقطـري در هـستة اتـصال از نقـاط ضـعف ايـن نـوع اتـصالات است [۴]. از جملة اين تحقيقات ميتوان به كارهـاي گرگلـي وهمكــاران در ســال ٢٠٠٠ [۵] و مهينــي و رونــق در ســال٢٠٠٧ [۶] در تقويت برشي-خمشي اتصالات خارجي، پروين و گراناتا در سال ١٩٩٨ در مورد تقويت خمشي -برشي اتـصالات كربل مفـصلي پـيشسـاخته و خمـشي كـردن آن بـا اسـتفاده ازورقه هايFRP [۷]، آنتونوپلوس و تريانتانيلو در سـال ۳٢٠٠ در مورد تقويت اتصال تير-ستون باCFRP با تمركز بر روي جـداشدگي الياف [۸]، موخوپازيايا و سوامي در سال ٢٠٠١ در موردتوزيع تنش برشي و جدا شدگي الياف و ورقههـاي فـولادي ازسطح بتن در تيرها [۹]، آقايان هام و ال مهيـدي در سـال ۴٢٠٠ در مورد جمعبندي انواع مدل هاي ارائه شده در مورد جدا شدگي ورقةFRP از سطح بتن در تيرها [۱۰]، و هـارمون و همكـاران در سال ۳٢٠٠ در مورد توزيع تنش برشي و جدا شدگي اليـافاز سطح بتن در تيرها [۱۱]، اشاره كرد. اما دانش استفاده از ايـنتكنيك در تقويت سازه هاي پيش ساخته خـصوصﹰا در اتـصالاتاعضاي آنها، ناقص و مبهم است. هدف از ايـن تحقيـق ، بهبـودرفتار اين اتصالات به وسيلة تقويت آن با ورقـه هـاي FRP بـودهاست؛ به خصوص در ايـن مطالعـه، تمركـز اساسـي بـر تبـديلاتصال سادة پيش ساخته به اتصال خمشي بوده است.

۲- برنامة آزمايشها
۲-۱- نمونه هاي مورد آزمايش
در تحقيق حاضر چهار نمونه اتصال خارجي تير- ستون بـامقياس ۲/۱ ابعاد واقعـي سـاخته شـد و مـورد آزمـايش قـرارگرفت. اولين اتصال، يك اتصال بهنامBase به صورت گيـرداربا بتن درجا با توجه به فلسفة “تير ضـعيف- سـتون قـوي” بـاآرماتور طولي تير در حدودρmax 0.3 و آرماتور طولي ستوندر حدود ۵/۳ % با رعايت كلية ضوابط رعايت آرماتور عرضيو طول مهاري در مناطق زلزله خيز بـر اسـاسACI 318 بـود (شكل ۱- الف ). نمونههاي دوم تا چهارم بهنامهايBase-P1 ، Base-P2 وBase-P3 بهصورت اتصال ساده بـا تيـر و سـتونپيشساختة جدا از هم بودهاست؛ بهطوريكه تيـر روي كربـلستون قر ار داده شده و درز انقطاع مياني با گروت پر ميشـود(شكل ۱- ب). نحوة جاگذاري ورقه هايFRP در شـكل (۲) نشان داده شده است. طراحي تعداد و ضخامت لايههايFRP چنان انجـام گرفـت كـه لنگـر ظرفيـت خمـشي منفـي در بـرتكيه گاه، حداقل برابر با ظرفيت متناظر در نمونةBase فـراهمشـود. در ايـن ارتبـاط، طراحـي بـر اسـاس ACI 440 [۱۲] صورت گرفت.

۲-۲- نحوة آماده سازي نمونه ها
طــرح اخــتلاط بــتن بــر اســاس روش وزنــي و حجمــي ACI 211-89 صورت گرفت. سـيمان مـصرفي سـيمان تيـپ ۲ پرتلند، اسلامپ مورد نياز براي تير و ستون ۱۰۰- ۷۵ ميليمتـر،بزرگترين بعـد دانـههـا ۵/۱۲ ميلـيمتـر و بـا رعايـت منحنـيدانه بندي اسـتاندارد، مقـدار آب لازم 3W=216 kg/m و نـسبت

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

2085340-249

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

آب به سيمان W/C=0.54 انتخاب شد.
قالببندي و بتن ريزي نمونهها در سطحي افقي با استفادهاز قالبهاي فلزي انجام شد. نمونهها تا يك هفتـه، سـه بـار درروز آب دهـي شـدند و تـا۳۰ روز در دمـاي آزمايـشگاه قـرار گرفتنـد. پـس از عمـل آوري بـتن، نمونـه هـاي تيـر و سـتون پيش ســاخته روي يكديگر قــرار گرفته و درز انقطــاع ۳۰ ميليمتري بهوسيلة گروت بسته شد. بـراي تمـام گوشـههـاياعضاي بتني، پخي با بعد ۲۵ ميليمتر درنظرگرفتـه شـد تـا ازتمركز تنش در لايههـايFRP دورپـيچ بـه دور تيـر و سـتونجلوگيري بهعمل آيد . براي بهدست آوردن سطحي با زبري تا۵/۰ ميليمتر، سطح با استفاده از سـمبادة نـرم و بـرس سـيميصاف گرديد . اولين لايةFRP بـا رزيـنSikadur-330 اشـباعشـده و روي سـطح چـسبانده شـد. سـپس بـه وسـيلة غلتـك پلاستيكي و گيره، سطح فشرده شد تا چـسب اضـافي خـارجشود. به همين ترتيب لايه هاي ديگر نيز چسبانده شد تا ورقه به ضخامت لازم برسد.

۲-۳- مشخصات مصالح به كار رفته
مقاومت فشاري بتن ۲۸ روزه براي هريـك از نمونـههـا بـااستفاده از ۳ نمونة استوانهاي با قطر ۱۵۰ ميلـيمتـر كـه ۲ تـا ازنمونهها مشابه نمونة اصلي عملآوري شده و يكي از نمونـههـادر حالت اشباع كامل عمل آوري شده است، در جدول (۱) ذكـرشده است . جدول (۱) همچنين ساير مشخصات نمونهها را نيـزنشان ميدهـد . آرماتورهـاي كشـشي در تيـر و سـتون از فـولاد A-ІІІ باfy = 420 MPa ، و آرماتور طولي تحتاني تير و خاموتهااز ميلگرده اي A-ІІ بـا fy = 300 MPa در نظ ر گرفت ه ش د.
مشخصات ورقةFRP بهكار رفتـه SikaWrap-200C از جـنسكربن بوده و داراي مشخصات فني مطابق جدول (۲) است.

۲-۴- تجهيزات آزمايش
با توجه به محدوديت ابعاد دستگاه براي آزمون نمونه، ابعاد
جدول ۱- مشخصات نمونهها و نتايج آزمايش
درصد تفاوت بار نهايي با نمونة Base بار شكست
نهايي(kN) درصد دورپيچ تير و
**(ρfW ) كربل درصد FRP طولي تير
*(ρfb ) مقاومت فشاري 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 فني FRP
SikaWrap-200C مشخصات فني
E = 230 GPa مدول الاستيسيته
W = 200 g/ m2 ± 5% وزن
ρ=1.80 g/cm3 چگالي الياف
fu = 3900 MPa مقاومت كششي الياف
ε u =1.55% كرنش نهايي الياف
t = 0.11 mm ضخامت طراحي الياف
نمونه در مقياس۲/۱ اندازة واقعي انتخاب شد. در نمونة واقعـيفرض بر اين است كه نقطة عطف در وسط تيـر و سـتون قـرار دارد. با اين تفسير اتصال مربوطه كه ابتدا و انتهـاي نمونـههـايآزمايشي روي آن سوار ميشوند، بهصورت مفصل طراحي شد.
نمونههاي ساخته شده بعد از عملآوري و تقويت، به زير جـك۲۵۰۰ كيلونيوتني انتقـال يافتـه و روي اتـصالات مربوطـه قـرارگرفت. براي برداشت اطلاعـات در هنگـام بارگـذاري، از يـكLoad-Cell ۵۰۰ كيلــو نيــوتني بــا دقــت ۲۵۰ نيــوتن و يــكActuator براي كنترل- بار تغييرمكان و پـنجLVDT بـا دقـت
۰۰۱/۰ ميليمتر با جاگذاري بهصورت شكل (۳) براي برداشـتتغييرمكـان نقـاط مختلـف اتـصال اسـتفاده گرديـد. بارگـذاري بـه ص ورت يـك بـار مح وري ثاب ت روي س تون ب ه مي زان P = 0.2fc′Ag توسط يك جك هيدروليكي دسـتي، و يـك بـارمتغيــر در ســر تيــر در موقعيــت ۱۰۰۰ ميلــي متــري از بــر

شكل ۳- نمايش شماتيك تجهيزات آزمايش

ات صال توس ط ي ك ج ك هي دروليكي ب ا ه دايت رايان ه اي و بــا سيــستم بارگــذاري بــا كنتــرل تغييــر مكــان صــورت گرفت.

۳- نتايج تحقيق آزمايشگاهي
۳-۱- نتايج نمونة Base
نتــايج آزمــايش بــر روي نمونــة اول نــشان مــي دهــد كــه آرماتورهاي طولي تير در بر تكيهگـاه بـه تـسليم رسـيدند؛ يعنـيپوش منحني آزمايشگاهي تا لحظة تـسليم بـا منحنـي نظـري تيـركنسول مطابقت دارد؛ ولي بهدليل ضـعف هـستة اتـصال در نبـودآرماتور عرضي، تركهاي ريز قطري نيز درون هسته بهوجود آمد ودر نهايت با وجود رعايت ساير ضوابط آرمـاتور عرضـي و طـولمهاري در مناطق زلزله خيز، لغزش در آرماتور كششي اتفاق افتاد.
شكست تاحدودي حالـت تـرد دارد و شـكلپـذيري مناسـبي دراتصال بهوجود نيامده است. اين امر لزوم توجه ويـژه بـه اجـرايدقيق هستة اتصال را نشان ميدهد، شكلهاي (۴) و (۱۱).

۳-۲-نتايج نمونة Base-P1
شكست هنگامي اتفـاق مـيافتـد كـه دورپـيچ تيـر وكربـلب ه ص ورت كش شي ب ا اس تفاده از ح داكثر ظرفي 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

شكل ۴- تركهاي بر اتصال و هستة اتصال Base

0.0155 =εu پاره ميشود. در اين موقع حـدود ۲۵% از اليـافورقةL شكل در لايههاي تحتاني پاره شده است. از اين به بعـدفقط ۳۰% از لنگر حداكثر بهوسيلة ورقةL شكل انتقال مييابـد . نتايج آزمايش بر روي نمونة دوم نشان ميدهد كه تقويت اتصال با استفاده از ورقةL شك ل در بالا و پايين گرة اتصال تأثير بسيارناچيزي در انتقال لنگر دارد. زيـرا بـا توجـه بـه اينكـه در گـرةاتصال، تمركز تنش برشي زيادي در ورقةL شكل بـراي انتقـالنيروي كششي تير به دورپيچ ستون بهوجـود مـيآيـد؛ ورقـةL شكل در نقطة تا شدگي پـاره مـي شـود، شـكلهاي (۵) و (۱۱).
مكانيزم انتقال بار در شكل (۶) نشان داده شده است.

۳-۳- نتايج نمونة Base-P2
در اوايل بارگذاري در بار ۴۰۰۰ نيوتن، در ورقـةU شـكلچسبيده به ستون، جدا شدگي لاية سطحي بتن از چسب بهدليل تمركز تنش برشي لاية مرزي در محـل تـرك خمـشي (مطـابقشكل ۷) شروع، و در عـرض سـتون توسـعه پيـدا مـيكنـد . بـاافزايش بارگذاري در بار ۵۵۰۰ نيوتن، دورپـيچ تيـر وكربـل درناحية خم روي ورقةU شكل دچار پارگي ميشود. پارهشـدگيدورپيچ بهدليل بروز تنش كششي ناشي از سهم انتقـال لنگـر بـهكربــل در اتــصال بــا اســتفاده از حــداكثر ظرفيــتFRP در 0.0155 =εu حادث ميشود، كـه بـا بـار شكـست مربوطـه بـامعادلات تعادل و همسازي تـا ۹۵% تطـابق دارد. در بـار نهـايي
Ay

1
Ex
Dx
Dy
e
FRP
e
c

1


پاسخ دهید