شماره مدرك :
19921
شماره راهنما :
17205
پديد آورنده :
زاج‌شور، زهرا
عنوان :

دست يابي به بتن با مقاومت فشاري و شكل ‌پذيري بالا و استفاده از آن در تقويت تيرهاي بتن آرمه

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سازه
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
هجده، 147ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
الياف UHMWPE , بتن با مقاومت فشاري و شكل پذيري بالا (HSHDC) , تقويت خمشي تيرهاي بتن آرمه , مهارهاي مكانيكي , روش EBROG , روش ميخ كوبي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/08/21
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
دانشكده :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/08/21
كد ايرانداك :
23081813
چكيده فارسي :
بتن با مقاومت فشاري و شكل پذيري بالا (HSHDC)، دسته‌ي جديدي از كامپوزيت‌هاي سيماني مسلح شده با الياف با عملكرد بالا است. الياف خاص پلي اتيلن با وزن مولكولي فوق العاده بالا (UHMWPE)، مي‌تواند دو ويژگي مقاومت فشاري بالا و شكل پذيري بالا را در اين نوع بتن ادغام كند. نسبت‌هاي مختلف مصالحي مانند سرباره، ماسه سيليسي و ماسه سيليسي نرم كه در رفتار اين نوع بتن بسيار تاثير گذار است، تاكنون مورد بررسي قرار نگرفته است. در اين پژوهش HSHDC براي اولين بار در كشور ايران ساخته شده و تاثير نسبت‌هاي مختلف مصالح مذكور به منظور دست يابي به حداكثر ظرفيتِ شكل پذيري و مقاومت فشاري در آن بررسي شده است. HSHDC به علت رفتار شكل پذير، نسبت به FRP با رفتار ترد، برتري ويژه‌اي براي تقويت سازه‌هاي بتن آرمه دارد. اين بتن داراي ظرفيت بالقوه‌ي بالايي براي بهبود گسيختگي، افزايش شكل پذيري و ظرفيت باربري در تير‌هاي بتن آرمه است. از جمله‌‌ ديگر نقايص تيرهاي بتن آرمه‌ي تقويت شده با FRP، وقوع حالت گسيختگي نامطلوب جدا شدگي و در پي آن عدم استفاده از ظرفيت بالاي كششي FRP است. بنا بر اين نحوه‌ي اتصال عضو تقويت كننده به تير بتن آرمه، در نحوه‌ي گسيختگي و عملكرد تير تاثير گذار است. در تحقيق حاضر روش‌هاي مختلف اتصال و بتن ريزي در تقويت تيرهاي بتن آرمه با HSHDC،‌ به سبب دست يابي به بهترين تعامل و عملكرد آن با بتن بستر براي اولين بار مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در اين پژوهش، طرح اختلا‌ط‌هاي HSHDC با چهار نسبت آب به مواد سيماني 0.16، 0.18، 0.2 و 0.22، چهار نسبت سرباره به سيمان 0.5، 0.75، 1 و 1.25، چهار نسبت ماسه سيليسي به سيمان 0.4، 0.6، 0.8 و 1، هم‌چنين سه نسبت ماسه سيليسي نرم به ماسه سيليسي 0.25، 0.5 و 0.75 ساخته شده و تحت آزمايش مقاومت فشاري و طاقت قرار گرفتند. همه‌ي طرح اختلاط‌هاي ساخته شده رفتار شكل پذير همراه با كرنش سخت شدگي و ريز ترك خوردگي را نشان دادند. بهترين طرح اختلاط HSHDC در نسبت‌هاي بهينه‌ي آب به مواد سيماني 0.2، سرباره به سيمان 1، ماسه سيليسي به سيمان 0.6 و ماسه سيليسي نرم به ماسه سيليسي 0.75 منجر به مقاومت فشاري و مدول گسيختگي به ترتيب 113.2 و 18.1 مگا پاسكال و تغيير مكان نهايي تقريبا برابر با 1/12 طول دهانه شد. با اين حال اين طرح به دليل چسبندگي بالا و دشواري ساخت، قالب گيري و پرداخت سطحي براي تقويت تيرهاي بتن آرمه انتخاب نشد. طرح اختلاط انتخاب شده براي تقويت تيرهاي بتن آرمه داراي نسبت‌هاي بهينه‌ي طرح مذكور بدون ماسه سيليسي نرم، با مقاومت فشاري و مدول گسيختگي به ترتيب 91.5 و 15.7 مگا پاسكال و تغيير مكان نهايي تقريبا برابر با 1/19 طول دهانه است. در ادامه شش عدد تير بتن آرمه شامل تير شاهد، تيرهاي تقويت شده با پانل پيش ساخته‌ي HSHDC به روش‌هاي EBR ،EBROG و مهارهاي مكانيكي، هم‌چنين تيرهاي تقويت شده با HSHDC به صورت درجا به روش‌هاي ميخ‌ كوبي سطح و EBROG تحت آزمايش خمش چهارنقطه‌اي قرار گرفتند. همه‌ي تيرهاي تقويت شده با HSHDC به صورت خمشي همراه با پارگي پانل گسيخته شدند. بالاترين افزايش ظرفيت باربري به مقدار 39 درصد در تير تقويت شده با پانل پيش ساخته‌ي HSHDC به روش استفاده از مهارهاي مكانيكي و بالاترين افزايش شاخص شكل پذيري انرژي و تغيير مكان به مقدار 48 و 64 درصد در تير تقويت شده با HSHDC به صورت درجا به روش EBROG نسبت به تير شاهد حاصل شده است.
چكيده انگليسي :
High-strength high-ductility concrete (HSHDC) is a new category of high-performance fiber-reinforced cement composites. This type of concrete uses ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers, enabling a combination of high compressive strength and high ductility. However, the effects of various material ratios, such as slag, silica sand, and fine silica sand that significantly influence HSHDC’s behavior have yet to be fully investigated. This study aims to examine the influence of these material ratios in optimizing both ductility and compressive strength in HSHDC. Notably, this research marks the first production of HSHDC in Iran. HSHDC offers considerable advantages in strengthening reinforced concrete (RC) structures due to its enhanced ductile behavior compared to fiber-reinforced polymer (FRP). It has a high potential capacity to reduce rupture risk while increasing both ductility and load capacity in RC beams. One of the limitations of FRP-strengthened beams is the occurrence of unfavorable failure modes, such as debonding, which can prevent full utilization of the high tensile capacity of FRP. As a result, the method of installing the strengthening composites to RC beams plays an important role in determining their failure mode and flexural performance. This study is the first to eva‎luate various installation and casting methods for strengthening RC beams with HSHDC, aiming to achieve optimal interaction and performance with the substrate concrete. In this research, HSHDC mixture were investigated with four water-to-cementitious materials ratios (0.16, 0.18, 0.20, 0.22), four slag-to-cement ratios (0.5, 0.75, 1, 1.25), four silica sand-to-cement ratios (0.4, 0.6, 0.8, 1), and three fine silica sand-to-silica sand ratios (0.25, 0.5, 0.75). These mixtures were eva‎luated for compressive strength and toughness, all demonstrating ductile behavior characterized by strain hardening and microcracking. The best performing mixture, with a water-to-cementitious materials ratio of 0.20, slag-to-cement ratio of 1.0, silica sand-to-cement ratio of 0.6, and fine silica sand-to-silica sand ratio of 0.75, achieved compressive strength and modulus of rupture of 113.2 MPa and 18.1 MPa, respectively, with an ultimate deflection of approximately 1/12 of the span length. However, this mixture was not selected for RC beam strengthening due to its high viscosity and associated challenges in production, molding, and surface finishing. For the strengthening of RC beams, mixtures without fine silica sand were chosen, resulting in compressive strength and modulus of rupture of 91.5 MPa and 15.7 MPa, respectively, with an ultimate deflection of approximately 1/19 of the span length. Six RC beams were then subjected to four-point bending tests, including a control beam, beams strengthened with prefabricated HSHDC panels using the EBR, EBROG, and mechanical anchoring methods, as well as beams strengthened with in-situ HSHDC using the EBROG and nailing methods. All beams strengthened with HSHDC exhibited flexural failure, accompanied by panel rupture. Compared to the control beam, the beam strengthened with HSHDC panels using mechanical anchors method achieved the greatest increase in load-bearing capacity (39%), while the beam strengthened with in-situ HSHDC using the EBROG method demonstrated the highest increase in energy ductility index (48%) and displacement ductility index (64%).
استاد راهنما :
داود مستوفي نژاد , عليرضا سلجوقيان
استاد مشاور :
محمود معصومي
استاد داور :
محمدرضا افتخار , آلاء ترابيان اصفهاني
لينک به اين مدرک :

بازگشت