شماره راهنما :
2106 دكتري
پديد آورنده :
عسل السادات لولاكي، عسل السادات
عنوان :
ارزيابي تجربي و تحليلي رفتار مكانيكي ملات سيماني تقويت شده با ساختارهاي نساجي آگزيتيك
گرايش تحصيلي :
تكنولوژي نساجي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، 133ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
آگزيتيك , نسبت پواسون منفي , ماتريس سيماني , آزمايش بيرون كشيدگي , بتن مسلح , مقاومت خمشي
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/07/03
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/07/05
چكيده فارسي :
ساختارهاي نساجي آگزيتيك ساختارهايي با نسبت پواسون منفي به معناي انبساط يا انقباض به ترتيب در صورت اعمال نيروهاي كششي و فشاري در راستا يا راستاهاي عمود بر راستاي اعمال نيرو است. اين ساختارها به واسطه¬ي بروز پديده¬ي آگزيتيك، داراي توان بالقوه جهت استفاده¬ي مؤثر در بتن از نقطه نظر جذب انرژي، طاقت شكست و مقاومت در برابر رشد ترك است. هدف اين رساله در گام اول توسعه¬ي ساختار نساجي آگزيتيك با سختي زياد و در گام دوم مسلح نمودن سازه¬ي بتني با ساختار آگزيتيك توسعه داده شده است. يك ساختار جديد نخ آگزيتيك بر اساس اصلاح ساختار نخ مارپيچ آگزيتيك، آماده شد. نخ مارپيچ آگزيتيك اصلاح شده، متشكل از يك سيم فولادي نازك به عنوان مغزي ثانويه به موازات فيلامنت نايلون ضخيم داراي مدول كم به عنوان مغزي اوليه، است. نخ مغزي دو جزئي به صورت مستقيم در مركز نخ نهايي قرار دارد و دورپيچ چند رشته¬اي سيم¬هاي فولادي تحت زاويه¬ي مارپيچ اوليه¬ي °7، پيرامون نخ مغزي دو جزئي تابيده شده است. نتايج نشان داد ساختار نخ مارپيچ آگزيتيك اصلاح شده داراي مدول كشساني در محدوده¬ي 11 تا 15 گيگاپاسكال و پديده¬ي آگزيتيك قابل توجه با نسبت پواسون 7- تا 63- است. نتايج هم¬چنين افزايش تقريبي %50 در مقادير مدول سكانت نخ مارپيچ آگزيتيك اصلاح شده را در نتيجه¬ي تغذيه¬ي مغزي ثانويه در ساختار اين نخ، نشان داد. جهت توليد نخ¬هاي آگزيتيك در مقياس بالا، يك ماشين طراحي و ساخته شد. پيوند بين سطح مشترك ساختار آگزيتيك و ماتريس سيماني با استفاده از آزمايش بيرون كشيدگي تك جهته¬ي ساختار نساجي آگزيتيك از ماتريس سيماني، ارزيابي شد. نتايج مؤيد عملكرد برتر مسلح كننده¬ي آگزيتيك در مقايسه با مسلح كننده¬ي معمولي از نقطه نظر مقاومت اصطكاكي در مقابل بيرون كشيدگي از ساختار ماتريس سيماني است. هم¬چنين اين آزمايش افزايش حدود %75 در مقادير طاقت را به واسطه¬ي استفاده از جزء مسلح كننده¬ي آگزيتيك در مقايسه با جزء مسلح كننده¬ي معمولي، نشان داد. مقاومت خمشي منشور بتني مسلح شده با رشته¬ي مركب پليمري آگزيتيك و معمولي، با استفاده از آزمايش خمش چهار نقطه¬اي ارزيابي شد. نتايج اين آزمايش بيان¬گر مقاومت بيش¬تر رشته¬هاي مركب پليمري آگزيتيك در مقابل خارج شدن از ساختار بتن در مقايسه با رشته¬هاي مركب پليمري معمولي و به معناي طاقت خمشي بيش¬تر نمونه¬هاي مسلح شده با ساختارهاي آگزيتيك است. رشته¬ي مركب پليمري آگزيتيك استحكام مخصوص تقريباً دو برابر ميلگرد فولادي دارد كه از نقطه نظر كاهش وزن سازه¬ي مسلح شده، بسيار حائز اهميت است. نتايج نه تنها بيان¬گر تعداد بيش¬تر و توزيع بهتر ترك¬ها در نمونه¬ي مسلح شده با رشته¬هاي مركب پليمري آگزيتيك در مقايسه با نمونه¬ي مسلح شده با ميلگرد فولادي به معناي شرايط مطلوب¬تر به هنگام بهره برداري از سازه است، بلكه بيان¬گر افزايش حدود %42 در مقادير طاقت نمونه¬ي منشور بتني مسلح شده با رشته¬هاي مركب پليمري آگزيتيك در مقايسه با نمونه¬ي مسلح شده با ميلگرد فولادي است. نتايج هم¬چنين نشان مي¬دهد در صورت برقراي پيوستگي كامل بين رشته¬هاي مركب پليمري آگزيتيك و ماتريس بتني، امكان بهره مندي كامل از ظرفيت رشته¬هاي مسلح كننده در عملكرد خمشي منشور بتني، فراهم مي¬گردد. نتايج بيان مي¬نمايد، در مقاطع بتني مسلح شده با ظرفيت خمشي اسمي يكسان، نمونه¬ي مسلح شده با ساختار آگزيتيك در مقايسه با نمونه¬ي مسلح شده با ساختار غير آگزيتيك، مقاومت خمشي بالاتري نشان مي¬دهد. به بيان ديگر، پيوستگي بيش¬تر بين مسلح كننده¬ي آگزيتيك و ماتريس سيماني به واسطه¬ي عملكرد آگزيتيك ساختار مسلح كننده، مي¬تواند نقش بسزايي در بهره مندي هر چه بيش¬تر از ظرفيت طراحي شده براي مقطع، ايفا نمايد.
چكيده انگليسي :
Auxetic textile structures are defined as structures that exhibit a negative Poisson's ratio, which means they expand transversally up on application tensile forces and vice versa. Auxetic structures are potentially an up-and-coming option to reinforce concrete structures to enhance energy absorption, fracture toughness and crack resistance. The thesis aims to reinforce concrete structures with the developed high-stiffness auxetic textile structures. A novel modified helical auxetic yarn (MHAY) was made based on the modified helical auxetic yarn (HAY). The yarn was composed of a thin steel wire as secondary core II. The core II was parallel to the low modulus thick Nylon filament primary core I. The multifilament steel wires strand wrapped this core I and II assembly at a nominal wrap angle of 7º. The elastic moduli of the final resultant yarn samples were in the range of 11 to 15 GPa. The samples exhibited a high negative Poisson's ratio of about -7 to -63. The insertion of the secondary core II increased the initial secant modulus of the auxetic yarn by approximately 50%. To produce auxetic yarns at a large scale, a purposely built machine was designed and made. The auxetic structure-cementitious matrix interfacial bond was evaluated using a single-sided pull-out test. Results confirmed the superior pull-out resistance of the auxetic reinforcement compared to the conventional reinforcement due to frictional resistance against pull-out from the cementitious matrix. The pull-out test also confirmed the 75% increase in the auxetic reinforced structure's toughness compared to the non-auxetic reinforced cementitious structures. Based on the standard four-point bending test, the flexural strength of the concrete prism reinforced with the developed auxetic and non-auxetic fiber-reinforced polymer (FRP) strings was evaluated. The results demonstrated the increased flexural toughness in the auxetic reinforced concrete prism compared to the non-auxetic reinforced concrete prism. Auxetic FRP strings have a specific strength almost twice that of steel bars. Therefore, auxetic reinforced concrete structures provide a lighter design compared to steel-reinforced structures. Compared to steel bar reinforced structures, auxetic reinforced concrete structures show better crack distribution and multiple cracks, leading to better serviceability. Furthermore, results indicate a 42% increase in the toughness of the auxetic reinforced concrete prism compared to the steel bar reinforced concrete prism. The results also show that if there is a perfect bond between the auxetic FRP strings and the concrete matrix, the auxetic structures could fully participate in the flexural strength of the concrete prism. Results show that in the concrete section designed with identical flexural capacity, the concrete section reinforced by auxetic FRP structure compared to the concrete section reinforced by non-auxetic FRP structure shows higher flexural strength. In other words, a better bond between auxetic structure and cementitious matrix due to the auxetic effect is auspicious to benefit the full flexural capacity of the designed section.
استاد راهنما :
محمد ذره بيني اصفهاني , داود مستوفي نژاد , مهدي ابطحي فروشاني
استاد داور :
مهدي حجازي , محمدرضا افتخار , محمدعلي رهگذر