فهرست مطالبعنوان شماره صفحهچکیده1فصل اول:کلیات تحقیق1-1- مقدمه31-2- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی31-2-1 روش مکانیکی31-2-2 روش شیمیایی31-2-3 روش الکتریکی- حرارتی41-3- مصالح و تجهیزات41-3-1 بتن41-3-2 فولاد41-3-3 انواع گیرها و کابل ها41-4- معیار اساسی پیش تنیدگی41-4-1 بتن پیش تنیده71-4-2 مزیت بتن پیش تنیده81-5- روش های پیش تنیدگی101-5-1 پیش کشیدگی101-5-2 پس کشیدگی111-6- تاثیر پیش تنیدگی روی تنش های مقطع121-7- پیش تنیدگی جزئی131-7-1 پیش تنیدگی کامل131-7-2 پیش تنیدگی جزیی131-8- مواد مرکب FRP131-9- محدودیت مقاوم سازی141-10- حداقل مقاومت سطح بتن141-11- دلایل ترمیم و تقویت سازه ها141-12- نیاز به بهسازی و مقاوم سازی151-13- روش های ترمیم و تقویت سازه بتنی151-14- ساختار مواد مرکب151-15- آشنایی با مواد مرکب161-16- روش های ترمیم و تقویت تیرهای بتنی161-17- انواع مواد مرکب161-18- انواع محصولات frp171-19- انواع الیاف181-20- انواع پلیمرها181-21- مزیت استفاده از FRP در ترمیم سازه بتنی191-22- پیشینه تحقیق19فصل دوم:کلیات و مفاهیم2-1- مشخصات مصالح مصرفی222-1-1 مقاومت بتن222-1-1-1 اهمیت فولاد با مقاومت بالا232-2- فولادهای پیش تنیدگی242-2-1 وایر242-2-2 رشته252-2-3 میلگرد252-3- رفتار سازه252-4- رفتار تیرهای پیش تنیده در محدوده الاستیک252-4-1 تعادل داخلی272-5- نیروی پیش تنیدگی292-6- افت های در نیروهای پیش تنیدگی292-7- اصول کلی محاسبات افت302-7-1 محاسبات افت ناشی از کوتاه شدگی الاستیک بتن302-7-2 افت کوتاه مدت312-7-2-1 محاسبه افت ناشی از اصطکاک312-7-3 افت کشش در محل گیره (کوتاه مدت)322-7-4 افت دراز مدت332-7-4-1 افت ناشی از جمع شدگی بتن332-7-4-2 افت های ناشی از وارفتگی بتن332-7-4-3 افت ناشی از وادادگی فولاد پیش تنیدگی332-7-5 افت ناشی از خزش342-8- مجموع افت های پیش تنیدگی352-9- انواع پیش تنیدگی352-10- خصوصیات مصالح FRP352-10-1 خصوصیات فیزیکی352-10-1-1 چگالی352-10-1-2 ضریب انبساط حرراتی362-10-2 خصوصیات مکانیکی مصالح FRP362-10-2-1 رفتار کششی362-10-2-2 رفتار فشاری37فصل سوم:بررسی های آزمایشگاهی و تئوری3-1- مقدمه403-2- نمودارهای تنش و کرنش فولاد پیش تنیده و فولاد معمولی423-3- تعیین تنش در فولاد های پس تنیده بدون پیوستگی423-4- بررسی مطالعات گذشته433-5- روابط آیین نامه ای463-6- مقادیر حاصل از آزمایشگاه و مقایسه با روابط موجود483-7- نتیجه گیری493-8- شکل پذیری493-8-1 شکل پذیری مصالح493-8-2 شکل پذیری عضو503-9- نتایج آزمایشگاهی513-10- باز پخش لنگر513-11- مدل های شکست و بار نهایی523-11-1 ظرفیت باربری نهایی و آزمایشگاهی تیرها533-11-2 مد شکست53فصل چهارم:طراحی خمشی4-1- طراحی خمشی554-2- طرحی خمشی بر اساس تنش های564-2-1 تیرها با خروج از مرکزیت پیش تنیدگی ثابت584-3- طراحی خمشی بر اساس بالانس بار584-4- کنترل ترک614-5- مقایسه دهانه ساده با پیوسته614-6- پروفیل تاندون ها وترتیب تنش ها624-7- حالت کلی طراحی644-7-1 مقادیر حداکثر کشش در کابل ها644-7-2 حالت نهایی644-8- جزئیات اجرایی644-8-1 مسیر کابل654-8-2 محل قرارگیری کابل654-9- ضوابط آرماتورهای معمولی66فصل پنجم:معرفی اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس5-1- مفاهیم اجزاء محدود685-2- مراحل کلی اجزاء محدود685-2-1 تقسیم بندی و انتخاب نوع المان ها685-2-2 انتخاب تابع جابجایی695-2-3 تعریف روابط کرنش- جابجایی و تنش- کرنش695-2-4 استخراج روابط و ماتریس ساختمان المان695-2-5 برهم گذاری معادلات المانها به منظور دست یابی به معادلات کلی یا اصلی و معرفی شرایط مرزی705-2-6 تعیین درجه های آزادی مجهول(جابجا های کلی)705-2-7 محاسبه تنش ها و کرنش المان705-2-8 تفسیر نتایج705-3- استخراج معادلات تیر715-4-کاربرد اجزائ محدود735-5- مزایای اجزاء محدود735-6- برنامه آباکوس745-7- مزیت استفاده از نرم افزار آباکوس745-8- آشنایی کلی با نرم افزار آباکوس765-9- استفاده از فایل ورودی765-10- مراحل طراحی تیر با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود78فصل ششم:تحلیل و نتیجه گیری6-1- مقایسه نتایج آزمایشگاهی تیرهای پس تنیده یکسره با روش مدل سازی آباکوس886-2- مدل سازی تیر پس تنیده تقویت شده با CFRP936-3- نتیجه گیری996-4- پیشنهادات100منابع و مآخذ101فهرست منابع فارسی101فهرست منابع انگلیسی102پیوست 107چکیده انگلیسی115 فهرست جداول عنوان شماره صفحهجدول 2-1: چگالی مواد(kg/) FRP36جدول 2-2: ضریب انبساط حرارتی مصالح FRP36جدول 3-1: مقاومت فشاری نمونه41جدول 3-2: مشخصات مکانیکی فولاد پس تنیده 41جدول 3-3: متغیرهای نمونه های آزمایشگاهی41جدول 3-4: مقدار شکل پذیری انحنا و خیز تیر پس تنیده با فولاد بدون پیوستگی، مقطع تیر یکسره با بتن معمولی51جدول 3-5: مقایسه نتایج تحلیل تئوری (ACI) و آزمایشگاهی تیر UPB152جدول 3-6: ضریب برای تیر آزمایش شده53جدول 3-7: نتایج حسگرهای نقاط در دو مرحله ترک خوردگی و تسلیم53 فهرست نمودارها عنوان شماره صفحهنمودار 3-1: نمودار تنش کرنش فولاد پیش تنیدگی42نمودار 3-2: نمودار تنش- کرنش فولاد معمولی42نمودار 3-3: نمودار بار- خیز آزمایشگاهی تیر48نمودار 3-4: نمودار بار- خیز تیر آزمایشگاهی تیر48نمودار 3-5: منحنی تنش کرنش بتن محصور شده و محصور نشده50نمودار 3-6: منحنی تنش –کرنش فولادهای مختلف50نمودار 6-1: نمودار بار- خیز آزمایشگاهی تیر90نمودار 6-2: نمودار بار- افزایش تنش آزمایشگاهی در فولاد پس تنیده90نمودار 6-3: نمودار بار- لنگر انحنا نمونه آزمایشگاهی91نمودار 6-4: نمودار بار- خیز مدل سازی شده تیر در حالت تقویت نشده91نمودار 6-5: نمودار بار- افزایش تنش تیر مدل سازی شده تقویت نشده92نمودار 6-6: نمودار لنگر- انحنا تیر مدل سازی شده تقویت نشده92نمودار 6-7: نمودار بار - خیز تقویت شده از مواد CFRP تیر مدل سازی شده93نمودار 6-8: نمودار لنگر- انحنا تیر تقویت شده با CFRP94نمودار 6-9: نمودار بار - خیز تیر تقویت شده با GFRP94نمودار 6-10: نمودار لنگر-انحنا تیر تقویت شده با GFRP95نمودار 6-11: نمودار مدلسازی بار - افزایش تنش تیر تقویت شده95نمودار 6-12: نمودار بار- عرض ترک تیر مدل سازی شده بدون تقویت96نمودار 6-13: نمودار بار- ترک تیر مدل سازی شده تیر تقویت شده با CFRP96نمودار 6-14: نمودار مقایسه نتایج بار – خیز97نمودار 6-15: نمودار مقایسه نتایج لنگر- انحنا97نمودار 6-16: نمودار مقایسه نتایج بار- خیز98نمودار 6-17: نمودار مقایسه نتایج لنگر- انحنا98عنوان شماره صفحهشکل 1-1: مقایسه تیرهای بتن آرمه و بتن پیش تنیده5شکل 1-2: نسبت های دهانه به ارتفاع تیپ برای دالهای یک طرفه پیش تنیده و غیره پیش تنیده6شکل 1-3: چرخ درشکه فشرده شده با تیر آهنی8شکل 1-4: نمونه هائی از تیرهای استاندارد پل ها8شکل 1-5: روش پیش کشیدگی10شکل 1-6: پس کشیدگی11شکل 1-7: پیش کشیدگی تاندون های انحرافی12شکل 1-8: رفتار تیر در اثر نحوه اعمال بار پیش تنیده12شکل 1-9: اجرای ژاکت های بتن مسلح در وجه تحتانی جهت تقویت تیر16شکل 1-10: جزییات استفاده از اتصالات فولادی خارجی جهت تقویت خمشی و برشی تیرها17شکل 2-1: مقاومت بتن با سیمان پرتلند معمولی22شکل 2-2: منحنی تنش - کرنش بتن تحت تنش تک محوری فشاری22شکل 2-3: تاثیر مقاومت فولاد پیش تنیده در کنترل خزش و جمع شدگی24شکل 2-4: رشته های پیش تنیدگی25شکل 2-5: نیروهای وارد بر تیر پیش تنیده26شکل 2-6 الف: تنش ناشی از پیش تنیدگی و بار سرویس27شکل 2-6 ب: پیش تنیدگی همراه با خروج از مرکزیت28شکل 2-6 پ: عضو با تاندون های انحرافی28شکل 2-7: تجزیه نیروها در راستای افقی و عمودی28شکل 2-8: نیروی انتقال در عضو پیش کشیده31شکل 2-9 : درصد افت نیروی پیش تنیدگی32شکل 4-1: منحنی بار- تغییر مکان برای مراحل مختلف بارگذاری55شکل 4-2: تیرهای با خروج از مرکزیت پیش تنیدگی متغیر در طول دهانه56شکل 4-3: توزیع تنش57شکل 4-4: بالانس نمودن بار تحت بار یکنواخت59شکل 4-5: پروفیل تاندون بالانس بار برای تیرهای پیوسته در تکیه گاه ها تحت بار یکنواخت60شکل 4-6: اساس انتخاب پروفیل تاندون62شکل 4-7: ترتیب تاندون برای تیرها پیوسته در جای پس کشیده63شکل 4-8: ترتیب تنیدن برای تیرهای پیوسته با المانهای پیوسته63شکل 4-9: نحوه قرار گیری آرماتورها65شکل 5-1: تصویری از مدل سازی تیر با استفاده از نرم افزار آباکوس78شکل 5-2: اجزاء تشکیل دهنده مدل سازی تیر79شکل 5-3: نمائی از مقطع عرضی مدل سازی تیر79شکل 5-4: نمای از پنجره مربوط به عمق تیر80شکل 5-5: نمائی از مدل سازی طولی تیر80شکل 5-6: تصویری از مدل سازی مقطع عرضی میلگرد81شکل 5-7: تصویری از مدل سازی مقطع طولی میلگرد81شکل 5-8: تصویری از منحنی مسیر فولاد پیش تنیده81شکل 5-9: مدل سازی فولاد پیش تنیده81شکل 5-10: پنجره مربوط به مدول یانگ و ضریب پواسون82شکل 5-11: پنجره انتخاب section82شکل 5-12: پنجره مربوط به اختصاص دادن مواد83شکل 5-13: پنجره مربوط به نوع تحلیل استاتیکی83شکل 5-14:پنجره مربوط به بارگذاری84شکل 5-15: مربوط به بارگذاری عضو84شکل 5-16: مدل سازی بارگذاری یک تیر سراسری85شکل 5-17: مدل مش بندی عضو85شکل 5-18: نتیجه مدل سازی بارگذاری عضو86شکل 6-1: مدل سازی استقرار مدل آزمایشگاهی بر تکیه گاه ها88شکل 6-2: ابعاد و فولادهای نمونه ها89شکل 6-3: محل قرارگیری ورق های تقویتی89 چکیدهامروزه مواد کامپوزیت یا مواد مرکب (FRP) به عنوان یکی از پیشرفته ترین و کاربردی ترین مواد در جهان صنعتی تلقی می شود و همچنین رشد و تکنولوژی این مواد در حال افزایش است. صنعت و تکنولوژی این مواد در کشور به عنوان یک صنعت نو مطرح است. استفاده از سازه های بتنی در ایران روبه افزایش است و بدلائل مختلف از جمله تغییر کاربری سازه ها و بازنگری آیین نامه های بارگذاری، تیر سراسری اغلب نیاز به ترمیم و تقویت دارند. همچنین پیش تنیده کردن سازه های بتنی باعث افزایش ظرفیت خمشی این گونه تیرها شده و باعث افزایش مقاومت سازه و افزایش طول دهانه تیرها می شود. که هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ سازه ای مقرون به صرفه است. نیاز به ترمیم و تقویت و افزایش ظرفیت خمشی اعضای بتنی را می توان با روشهای استفاده از مواد مرکب انجام داد. استفاده از مواد مرکب در ساختمان های بزرگ و تجاری و ابنیه های تاریخی که و هزینه تخریب و بازسازی آنها زیاد است، مورد توجه می باشد. باتوجه به زلزله خیز بودن کشور، نیاز به تقویت سازه ها در برابر زلزله می باشد، این طرح این امکان را بوجود می آورد که بدون تخریب سازه با تقویت به وسیله مواد مرکب، مقاومت مورد نیاز را برای بهره برداری مجدد از سازه امکان پذیر سازد. پژوهش حاضر، جهت مدل سازی و ارزیابی تیرهای I - شکل سراسری (نامعین) پس تنیده با فولادهای بدون پیوستگی تقویت شده با ورق FRP انجام شده. بدین منظور از نرم افزار آباکوس استفاده شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. کلمات کلیدی: پیش تنیدگی، تقویت سازه ها، مواد مرکب، نرم افزار آباکوس فصل اول: 1-1- مقدمهپیش تنیدگی[1] عبارت است از: ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحوه دلخواه و به اندازه لازم به طوری که، در اثر این تنش مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده عضو، خنثی شده در نتیجه مقاومت و باربری آن افزایش می یابد. بتن پیش تنیده پس از بتن مسلح در فرم های ساختمانی به کار گرفته شده است. در قرن گذشته چندین الگو پیش تنیدگی متفاوت ارائه شده است، اثرات طولانی مدت تنش و انقباض باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی می شود، و مزیت و کاربرد بتن پیش تنیده را کاهش می دهد، که این امر با استفاده از فولاد با مقاومت بالا تا حدی قابل جبران است (بیلینگتون 1976، 84-71). 1-2- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی[2]شاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر به وسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد. این روش در بعضی از پروژه های بزرگ به کار می رود در بعضی از پروژها می توان پس از فشرده ساختن تیر بوسیله جک با قرار دادن ورق فولادی بین تیر و تکیه گاه جلو برگشت تیر را به حالت اولیه گرفت، سپس جک ها را آزاد کرد. اشکال اساسی این روش ها این است که کوچکترین تغییر شکل یا حرکت تکیه گاه، به نحوه قابل ملاحظه ای نیرو را کاهش می دهد. 1-2-2 روش شیمیاییدر این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده از سیمان های منبسط شونده بوجود می آید. این سیمان ها بر خلاف سیمان های معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می گردند، چون وجود کابلهای در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می گیرد، در نتیجه مقدار نیروی فشاری در تیر ایجاد می شود.در این روش با وصل کردن جریان برق به کابلها باعث ازدیاد طول کابلها شده، سپس کابلها را توسط گیره هائی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل می کنند. پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابل ها، دور آنها را بتن ریزی می کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل های کشیده شده را از تکیه گاه آزاد می کنند و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابل ها به بتن منتقل می گردد، روش پیش تنیدگی حراراتی به طور وسیعی برای ساختن دالها، تیرها، خرپاها و ستون های چراغ برق مورد استفاده قرار می گیرد (دوبل 1936، 20-9). 1-3- مصالح و تجهیزاتمقاومت بتن در سازه های پس تنیده می بایست از مقاومت و کیفیت بهتری نسبت به بتن در سازه های ساخته شده از بتن مسلح معمولی، برخوردار باشد. زیرا بالا بودن مقاومت بتن باعث ایجاد گیرش و چسبندگی بهتر بین کابل ها و بتن می شود.فولادهای پیش تنیدگی شامل مفتول ها و کابل های[3] ساخته شده از مفتول یا میلگردهای آلیاژ[4] دار پر مقاومت می باشند.گیره استرند فورس
مدل سازی تیرهای بتنی پیش تنیده تقویت شده با مواد مرکب پلیمری word
فهرست مطالبعنوان شماره صفحهچکیده1فصل اول:کلیات تحقیق1-1- مقدمه31-2- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی31-2-1 روش مکانیکی31-2-2 روش شیمیایی31-2-3 روش الکتریکی- حرارتی41-3- مصالح و تجهیزات41-3-1 بتن41-3-2 فولاد41-3-3 انواع گیرها و کابل ها41-4- معیار اساسی پیش تنیدگی41-4-1 بتن پیش تنیده71-4-2 مزیت بتن پیش تنیده81-5- روش های پیش تنیدگی101-5-1 پیش کشیدگی101-5-2 پس کشیدگی111-6- تاثیر پیش تنیدگی روی تنش های مقطع121-7- پیش تنیدگی جزئی131-7-1 پیش تنیدگی کامل131-7-2 پیش تنیدگی جزیی131-8- مواد مرکب FRP131-9- محدودیت مقاوم سازی141-10- حداقل مقاومت سطح بتن141-11- دلایل ترمیم و تقویت سازه ها141-12- نیاز به بهسازی و مقاوم سازی151-13- روش های ترمیم و تقویت سازه بتنی151-14- ساختار مواد مرکب151-15- آشنایی با مواد مرکب161-16- روش های ترمیم و تقویت تیرهای بتنی161-17- انواع مواد مرکب161-18- انواع محصولات frp171-19- انواع الیاف181-20- انواع پلیمرها181-21- مزیت استفاده از FRP در ترمیم سازه بتنی191-22- پیشینه تحقیق19فصل دوم:کلیات و مفاهیم2-1- مشخصات مصالح مصرفی222-1-1 مقاومت بتن222-1-1-1 اهمیت فولاد با مقاومت بالا232-2- فولادهای پیش تنیدگی242-2-1 وایر242-2-2 رشته252-2-3 میلگرد252-3- رفتار سازه252-4- رفتار تیرهای پیش تنیده در محدوده الاستیک252-4-1 تعادل داخلی272-5- نیروی پیش تنیدگی292-6- افت های در نیروهای پیش تنیدگی292-7- اصول کلی محاسبات افت302-7-1 محاسبات افت ناشی از کوتاه شدگی الاستیک بتن302-7-2 افت کوتاه مدت312-7-2-1 محاسبه افت ناشی از اصطکاک312-7-3 افت کشش در محل گیره (کوتاه مدت)322-7-4 افت دراز مدت332-7-4-1 افت ناشی از جمع شدگی بتن332-7-4-2 افت های ناشی از وارفتگی بتن332-7-4-3 افت ناشی از وادادگی فولاد پیش تنیدگی332-7-5 افت ناشی از خزش342-8- مجموع افت های پیش تنیدگی352-9- انواع پیش تنیدگی352-10- خصوصیات مصالح FRP352-10-1 خصوصیات فیزیکی352-10-1-1 چگالی352-10-1-2 ضریب انبساط حرراتی362-10-2 خصوصیات مکانیکی مصالح FRP362-10-2-1 رفتار کششی362-10-2-2 رفتار فشاری37فصل سوم:بررسی های آزمایشگاهی و تئوری3-1- مقدمه403-2- نمودارهای تنش و کرنش فولاد پیش تنیده و فولاد معمولی423-3- تعیین تنش در فولاد های پس تنیده بدون پیوستگی423-4- بررسی مطالعات گذشته433-5- روابط آیین نامه ای463-6- مقادیر حاصل از آزمایشگاه و مقایسه با روابط موجود483-7- نتیجه گیری493-8- شکل پذیری493-8-1 شکل پذیری مصالح493-8-2 شکل پذیری عضو503-9- نتایج آزمایشگاهی513-10- باز پخش لنگر513-11- مدل های شکست و بار نهایی523-11-1 ظرفیت باربری نهایی و آزمایشگاهی تیرها533-11-2 مد شکست53فصل چهارم:طراحی خمشی4-1- طراحی خمشی554-2- طرحی خمشی بر اساس تنش های564-2-1 تیرها با خروج از مرکزیت پیش تنیدگی ثابت584-3- طراحی خمشی بر اساس بالانس بار584-4- کنترل ترک614-5- مقایسه دهانه ساده با پیوسته614-6- پروفیل تاندون ها وترتیب تنش ها624-7- حالت کلی طراحی644-7-1 مقادیر حداکثر کشش در کابل ها644-7-2 حالت نهایی644-8- جزئیات اجرایی644-8-1 مسیر کابل654-8-2 محل قرارگیری کابل654-9- ضوابط آرماتورهای معمولی66فصل پنجم:معرفی اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس5-1- مفاهیم اجزاء محدود685-2- مراحل کلی اجزاء محدود685-2-1 تقسیم بندی و انتخاب نوع المان ها685-2-2 انتخاب تابع جابجایی695-2-3 تعریف روابط کرنش- جابجایی و تنش- کرنش695-2-4 استخراج روابط و ماتریس ساختمان المان695-2-5 برهم گذاری معادلات المانها به منظور دست یابی به معادلات کلی یا اصلی و معرفی شرایط مرزی705-2-6 تعیین درجه های آزادی مجهول(جابجا های کلی)705-2-7 محاسبه تنش ها و کرنش المان705-2-8 تفسیر نتایج705-3- استخراج معادلات تیر715-4-کاربرد اجزائ محدود735-5- مزایای اجزاء محدود735-6- برنامه آباکوس745-7- مزیت استفاده از نرم افزار آباکوس745-8- آشنایی کلی با نرم افزار آباکوس765-9- استفاده از فایل ورودی765-10- مراحل طراحی تیر با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود78فصل ششم:تحلیل و نتیجه گیری6-1- مقایسه نتایج آزمایشگاهی تیرهای پس تنیده یکسره با روش مدل سازی آباکوس886-2- مدل سازی تیر پس تنیده تقویت شده با CFRP936-3- نتیجه گیری996-4- پیشنهادات100منابع و مآخذ101فهرست منابع فارسی101فهرست منابع انگلیسی102پیوست 107چکیده انگلیسی115 فهرست جداول عنوان شماره صفحهجدول 2-1: چگالی مواد(kg/) FRP36جدول 2-2: ضریب انبساط حرارتی مصالح FRP36جدول 3-1: مقاومت فشاری نمونه41جدول 3-2: مشخصات مکانیکی فولاد پس تنیده 41جدول 3-3: متغیرهای نمونه های آزمایشگاهی41جدول 3-4: مقدار شکل پذیری انحنا و خیز تیر پس تنیده با فولاد بدون پیوستگی، مقطع تیر یکسره با بتن معمولی51جدول 3-5: مقایسه نتایج تحلیل تئوری (ACI) و آزمایشگاهی تیر UPB152جدول 3-6: ضریب برای تیر آزمایش شده53جدول 3-7: نتایج حسگرهای نقاط در دو مرحله ترک خوردگی و تسلیم53 فهرست نمودارها عنوان شماره صفحهنمودار 3-1: نمودار تنش کرنش فولاد پیش تنیدگی42نمودار 3-2: نمودار تنش- کرنش فولاد معمولی42نمودار 3-3: نمودار بار- خیز آزمایشگاهی تیر48نمودار 3-4: نمودار بار- خیز تیر آزمایشگاهی تیر48نمودار 3-5: منحنی تنش کرنش بتن محصور شده و محصور نشده50نمودار 3-6: منحنی تنش –کرنش فولادهای مختلف50نمودار 6-1: نمودار بار- خیز آزمایشگاهی تیر90نمودار 6-2: نمودار بار- افزایش تنش آزمایشگاهی در فولاد پس تنیده90نمودار 6-3: نمودار بار- لنگر انحنا نمونه آزمایشگاهی91نمودار 6-4: نمودار بار- خیز مدل سازی شده تیر در حالت تقویت نشده91نمودار 6-5: نمودار بار- افزایش تنش تیر مدل سازی شده تقویت نشده92نمودار 6-6: نمودار لنگر- انحنا تیر مدل سازی شده تقویت نشده92نمودار 6-7: نمودار بار - خیز تقویت شده از مواد CFRP تیر مدل سازی شده93نمودار 6-8: نمودار لنگر- انحنا تیر تقویت شده با CFRP94نمودار 6-9: نمودار بار - خیز تیر تقویت شده با GFRP94نمودار 6-10: نمودار لنگر-انحنا تیر تقویت شده با GFRP95نمودار 6-11: نمودار مدلسازی بار - افزایش تنش تیر تقویت شده95نمودار 6-12: نمودار بار- عرض ترک تیر مدل سازی شده بدون تقویت96نمودار 6-13: نمودار بار- ترک تیر مدل سازی شده تیر تقویت شده با CFRP96نمودار 6-14: نمودار مقایسه نتایج بار – خیز97نمودار 6-15: نمودار مقایسه نتایج لنگر- انحنا97نمودار 6-16: نمودار مقایسه نتایج بار- خیز98نمودار 6-17: نمودار مقایسه نتایج لنگر- انحنا98عنوان شماره صفحهشکل 1-1: مقایسه تیرهای بتن آرمه و بتن پیش تنیده5شکل 1-2: نسبت های دهانه به ارتفاع تیپ برای دالهای یک طرفه پیش تنیده و غیره پیش تنیده6شکل 1-3: چرخ درشکه فشرده شده با تیر آهنی8شکل 1-4: نمونه هائی از تیرهای استاندارد پل ها8شکل 1-5: روش پیش کشیدگی10شکل 1-6: پس کشیدگی11شکل 1-7: پیش کشیدگی تاندون های انحرافی12شکل 1-8: رفتار تیر در اثر نحوه اعمال بار پیش تنیده12شکل 1-9: اجرای ژاکت های بتن مسلح در وجه تحتانی جهت تقویت تیر16شکل 1-10: جزییات استفاده از اتصالات فولادی خارجی جهت تقویت خمشی و برشی تیرها17شکل 2-1: مقاومت بتن با سیمان پرتلند معمولی22شکل 2-2: منحنی تنش - کرنش بتن تحت تنش تک محوری فشاری22شکل 2-3: تاثیر مقاومت فولاد پیش تنیده در کنترل خزش و جمع شدگی24شکل 2-4: رشته های پیش تنیدگی25شکل 2-5: نیروهای وارد بر تیر پیش تنیده26شکل 2-6 الف: تنش ناشی از پیش تنیدگی و بار سرویس27شکل 2-6 ب: پیش تنیدگی همراه با خروج از مرکزیت28شکل 2-6 پ: عضو با تاندون های انحرافی28شکل 2-7: تجزیه نیروها در راستای افقی و عمودی28شکل 2-8: نیروی انتقال در عضو پیش کشیده31شکل 2-9 : درصد افت نیروی پیش تنیدگی32شکل 4-1: منحنی بار- تغییر مکان برای مراحل مختلف بارگذاری55شکل 4-2: تیرهای با خروج از مرکزیت پیش تنیدگی متغیر در طول دهانه56شکل 4-3: توزیع تنش57شکل 4-4: بالانس نمودن بار تحت بار یکنواخت59شکل 4-5: پروفیل تاندون بالانس بار برای تیرهای پیوسته در تکیه گاه ها تحت بار یکنواخت60شکل 4-6: اساس انتخاب پروفیل تاندون62شکل 4-7: ترتیب تاندون برای تیرها پیوسته در جای پس کشیده63شکل 4-8: ترتیب تنیدن برای تیرهای پیوسته با المانهای پیوسته63شکل 4-9: نحوه قرار گیری آرماتورها65شکل 5-1: تصویری از مدل سازی تیر با استفاده از نرم افزار آباکوس78شکل 5-2: اجزاء تشکیل دهنده مدل سازی تیر79شکل 5-3: نمائی از مقطع عرضی مدل سازی تیر79شکل 5-4: نمای از پنجره مربوط به عمق تیر80شکل 5-5: نمائی از مدل سازی طولی تیر80شکل 5-6: تصویری از مدل سازی مقطع عرضی میلگرد81شکل 5-7: تصویری از مدل سازی مقطع طولی میلگرد81شکل 5-8: تصویری از منحنی مسیر فولاد پیش تنیده81شکل 5-9: مدل سازی فولاد پیش تنیده81شکل 5-10: پنجره مربوط به مدول یانگ و ضریب پواسون82شکل 5-11: پنجره انتخاب section82شکل 5-12: پنجره مربوط به اختصاص دادن مواد83شکل 5-13: پنجره مربوط به نوع تحلیل استاتیکی83شکل 5-14:پنجره مربوط به بارگذاری84شکل 5-15: مربوط به بارگذاری عضو84شکل 5-16: مدل سازی بارگذاری یک تیر سراسری85شکل 5-17: مدل مش بندی عضو85شکل 5-18: نتیجه مدل سازی بارگذاری عضو86شکل 6-1: مدل سازی استقرار مدل آزمایشگاهی بر تکیه گاه ها88شکل 6-2: ابعاد و فولادهای نمونه ها89شکل 6-3: محل قرارگیری ورق های تقویتی89 چکیدهامروزه مواد کامپوزیت یا مواد مرکب (FRP) به عنوان یکی از پیشرفته ترین و کاربردی ترین مواد در جهان صنعتی تلقی می شود و همچنین رشد و تکنولوژی این مواد در حال افزایش است. صنعت و تکنولوژی این مواد در کشور به عنوان یک صنعت نو مطرح است. استفاده از سازه های بتنی در ایران روبه افزایش است و بدلائل مختلف از جمله تغییر کاربری سازه ها و بازنگری آیین نامه های بارگذاری، تیر سراسری اغلب نیاز به ترمیم و تقویت دارند. همچنین پیش تنیده کردن سازه های بتنی باعث افزایش ظرفیت خمشی این گونه تیرها شده و باعث افزایش مقاومت سازه و افزایش طول دهانه تیرها می شود. که هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ سازه ای مقرون به صرفه است. نیاز به ترمیم و تقویت و افزایش ظرفیت خمشی اعضای بتنی را می توان با روشهای استفاده از مواد مرکب انجام داد. استفاده از مواد مرکب در ساختمان های بزرگ و تجاری و ابنیه های تاریخی که و هزینه تخریب و بازسازی آنها زیاد است، مورد توجه می باشد. باتوجه به زلزله خیز بودن کشور، نیاز به تقویت سازه ها در برابر زلزله می باشد، این طرح این امکان را بوجود می آورد که بدون تخریب سازه با تقویت به وسیله مواد مرکب، مقاومت مورد نیاز را برای بهره برداری مجدد از سازه امکان پذیر سازد. پژوهش حاضر، جهت مدل سازی و ارزیابی تیرهای I - شکل سراسری (نامعین) پس تنیده با فولادهای بدون پیوستگی تقویت شده با ورق FRP انجام شده. بدین منظور از نرم افزار آباکوس استفاده شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. کلمات کلیدی: پیش تنیدگی، تقویت سازه ها، مواد مرکب، نرم افزار آباکوس فصل اول: 1-1- مقدمهپیش تنیدگی[1] عبارت است از: ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحوه دلخواه و به اندازه لازم به طوری که، در اثر این تنش مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده عضو، خنثی شده در نتیجه مقاومت و باربری آن افزایش می یابد. بتن پیش تنیده پس از بتن مسلح در فرم های ساختمانی به کار گرفته شده است. در قرن گذشته چندین الگو پیش تنیدگی متفاوت ارائه شده است، اثرات طولانی مدت تنش و انقباض باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی می شود، و مزیت و کاربرد بتن پیش تنیده را کاهش می دهد، که این امر با استفاده از فولاد با مقاومت بالا تا حدی قابل جبران است (بیلینگتون 1976، 84-71). 1-2- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی[2]شاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر به وسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد. این روش در بعضی از پروژه های بزرگ به کار می رود در بعضی از پروژها می توان پس از فشرده ساختن تیر بوسیله جک با قرار دادن ورق فولادی بین تیر و تکیه گاه جلو برگشت تیر را به حالت اولیه گرفت، سپس جک ها را آزاد کرد. اشکال اساسی این روش ها این است که کوچکترین تغییر شکل یا حرکت تکیه گاه، به نحوه قابل ملاحظه ای نیرو را کاهش می دهد. 1-2-2 روش شیمیاییدر این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده از سیمان های منبسط شونده بوجود می آید. این سیمان ها بر خلاف سیمان های معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می گردند، چون وجود کابلهای در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می گیرد، در نتیجه مقدار نیروی فشاری در تیر ایجاد می شود.در این روش با وصل کردن جریان برق به کابلها باعث ازدیاد طول کابلها شده، سپس کابلها را توسط گیره هائی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل می کنند. پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابل ها، دور آنها را بتن ریزی می کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل های کشیده شده را از تکیه گاه آزاد می کنند و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابل ها به بتن منتقل می گردد، روش پیش تنیدگی حراراتی به طور وسیعی برای ساختن دالها، تیرها، خرپاها و ستون های چراغ برق مورد استفاده قرار می گیرد (دوبل 1936، 20-9). 1-3- مصالح و تجهیزاتمقاومت بتن در سازه های پس تنیده می بایست از مقاومت و کیفیت بهتری نسبت به بتن در سازه های ساخته شده از بتن مسلح معمولی، برخوردار باشد. زیرا بالا بودن مقاومت بتن باعث ایجاد گیرش و چسبندگی بهتر بین کابل ها و بتن می شود.فولادهای پیش تنیدگی شامل مفتول ها و کابل های[3] ساخته شده از مفتول یا میلگردهای آلیاژ[4] دار پر مقاومت می باشند.گیره استرند فورس