پديد آورنده :
بهشت نژاد، غزاله
عنوان :
پايش سلامت تير بتني با تشخيص و بررسي تأثير ترك بر نتايج روش آناليز مودال
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هجده، 159ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
داود مستوفي نژاد
استاد مشاور :
بشير موحديان عطار
توصيفگر ها :
پايش سلامت سازه , تير بتني , آناليز مودال , فركانس طبيعي , تابع پاسخ فركانسي , شكل مودي
استاد داور :
عليرضا سلجوقيان اصفهاني، علي لقماني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/07/12
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/07/12
چكيده فارسي :
مدت زمان بهره برداري از سازههاي ساخته شده به دست بشر محدود بوده و تحت هيچ شرايطي ابدي نيست. پايش سلامت سازه اطلاعاتي
دربارهي وجود آسيب، موقعيت و شدت خرابي و عمر مفيد باقي ماندهي سازه را ارائه ميدهد. از اين رو، در دهههاي اخير تحقيقات فراواني
در زمينهي پايش سلامت سازهها صورت گرفته است. يكي از روشهاي شناسايي آسيب بر پايهي ارتعاش ميباشد؛ اين روش بر اساس مباني
تئوري آناليز مودال انجام ميشود، كه براي ارزيابي خرابي و پيدا كردن عيوب در سطح كل سازه به كار ميرود. در تحقيق حاضر، شناسايي
تركهاي موجود در تيرهاي بتني با بهره گيري از روش آناليز مودال، مورد مطالعه قرار گرفته است. به اين منظور 5 عدد تير بتن آرمه به ابعاد
1000 × 140 × 120 ميليمتر و 4 عدد تير بتني غير مسلح به ابعاد 350 × 100 × 100 ميليمتر مورد آزمايش قرار گرفتند. در يكي از تيرهاي بتن آرمه حفرههايي تعبيه شد و بقيهي تيرها تحت آزمايش خمش چهار نقطهاي قرار گرفتند تا بر روي آنها تركهاي خمشي و برشي ايجاد
شود. همچنين يكي از تيرهاي بتني غير مسلح بدون ترك خوردگي و سه نمونهي ديگر داراي تركهايي از پيش تعيين شده بر روي تيرها
ميباشند. جهت انجام روش آناليز مودال بر روي نمونههاي ذكر شده، نياز به يك برنامهي آزمايشگاهي و شببيه سازيهايي به كمك روش
اجزاي محدود با استفاده از نرم افزار آباكوس و منطبق بر نمونههاي آزمايشگاهي ميباشد. در انتها نمونههاي ترك خورده و ترك نخورده
با استفاده از روش آناليز مودال آزمايش شدند و تأثير پارامترهاي مختلف، نظير فركانس طبيعي و شكل مودي بر روي نمونهها مورد بررسي
قرار گرفتند.
نتايج آزمايشها حاكي از اين بود كه استفاده از تابع پاسخ فركانسي به تنهايي براي تعيين موقعيت و شدت تركها پاسخگو نيست و
بايستي از نتايج شكل مودي نيز بهره گرفت. همچنين نتايج نشان داد كه هرچه عمق ترك خوردگي در عرض تير بيشتر شود، ميزان تغييرات
در فركانس طبيعي افزايش مييابد و به كمك روش عددي انحناي شكل مودي ميتوان موقعيت تركهاي از پيش تعيين شده در تيرهاي
بتني غير مسلح با اختلافي در حدود 8 / 2 % را شناسايي كرد. نتايج به دست آمده از نمونههاي بتن آرمه و حالتهاي مختلف بارگذاري بر
روي تيرها، نشان داد كه هر چه نيروي اعمال شده بر روي نمونهي مورد نظر به بار نهايي )شكست تيرها( نزديك شود، تغييرات فركانسي
بيشتري مشاهده ميگردد. بر اين اساس، از لحظهي اولين ترك خوردگي تا شكست خمشي تير، پارامتر فركانس طبيعي نسبت به نمونهي
بدون بارگذاري در حدود 4 % تا 41 % كاهش يافته است و اين اختلاف براي گسيختگي برشي تير مورد نظر حدوداً 20 % شده است. بر اساس نتايج عددي و آزمايشگاهي، انطباق مناسبي حدود 1 / 0 تا 7 / 3 درصد در بين نتايج مشاهده شد.
چكيده انگليسي :
The operation period of man-made structures is limited and is not eternal. Structural health monitoring (SHM) provides a process for obtaining information about the existence of damage, location and severity of the probable failure, and the remaining service life of the structure. Therefore, in recent decades, much research has been carried out in the field of health monitoring. One of the methods of damage detection is originated in vibration and is based on the theory of modal analysis, which is used to evaluate the failure and monitor the damages on the surface. In the present study, the identification of cracks in concrete beams has been studied using the modal analysis method. For this purpose, 5 reinforced concrete beams with dimensions of 120x140x1000 mm and 4 unreinforced concrete prism beams with dimensions of 100x100x350 mm were made and tested. Furthermore, some voids were drilled in one of the reinforced concrete beams. One of the unreinforced concrete beams was used as control without any pre-crack while the other three specimens had pre-determined cracks. The specimens were subjected to the four-point bending test. During testing, flexural and shear cracks occurred naturally. Modal analysis were conducted on the specimens in the laboratory as well as through the finite element method using non-linear software. Both cracked and non-cracked specimens were tested using the modal analysis method and the effect of various parameters such as natural frequency and mode shape on the specimens were investigated.
The results of the experiments indicated that the use of the frequency response function alone is not responsible for determining the location and intensity of cracks, and the results of the mode shape should also be used. The results also showed that the greater the crack depth across the beam, the greater the rate of change in natural frequency and the location of predetermined cracks in unreinforced concrete beams can be determined by curvature mode shape method, that identified with a difference of about 2.8%.The results obtained from reinforced concrete specimens and different loading states on the beams showed that the closer the force applied to the sample to the final load (beam failure), the more frequency changes is observed. Accordingly, from the moment of the first crack to the flexural failure of the beam, the natural frequency parameter is reduced by about 4% to 41% compared to the unloaded specimen, and this difference for the shear rupture of the beam is about 20%. Based on numerical and laboratory results, a good agreement of about 0.3 to 3.7% was observed between the results.
استاد راهنما :
داود مستوفي نژاد
استاد مشاور :
بشير موحديان عطار
استاد داور :
عليرضا سلجوقيان اصفهاني، علي لقماني