نوروزعليائي، مسعود

عنوان

مقايسه تاثير ميله GFRP و ميلگرد فولادي بر رفتار ستون بتني مربعي تحت بارگذاري چرخه اي با خروج از مركزيت دو طرفه

مقطع تحصيلي

دكتري

گرايش تحصيلي

سازه

محل تحصيل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

سال دفاع

1404

صفحه شمار

پانزده، 282ص.: مصور، جدول، نمودار

توصيفگر ها

ستون بتني مربعي , ميلگرد فولادي و ميله GFRP , بارگذاري فشاري چرخه اي با خروج از مركزيت دو طرفه , نسبت تسليح طولي , فاصله تنگ , مطالعه آزمايشگاهي و تحليلي

تاريخ ورود اطلاعات

1405/05/04

كتابنامه

رشته تحصيلي

مهندسي عمران

دانشكده

مهندسي عمران

تاريخ ويرايش اطلاعات

1405/05/17

كد ايرانداك

23235166

چكيده فارسي

در بسياري موارد همچون پلهاي در معرض بارهاي ترافيك و يا سازههاي دريايي در معرض امواج، اعضا تحت بارگذاري فشاري ديناميكي قرار ميگيرند. اين در حالي است كه در اكثر مطالعات انجام گرفته روي اعضاي فشاري، بارگذاري به صورت چرخهاي جانبي رفت و برگشتي در نظر گرفته شده است و تاكنون در مورد رفتار اين اعضا تحت اندركنش چرخهاي نيروي محوري-لنگر خمشي مطالعهاي انجام نگرفته است. در رسالهي حاضر نتايج 19 عدد ستون بتني با مقطع مربعي با بعد 160 ميلي متر و ارتفاع 1100 ميلي متر تحت بارگذاري سيكلي فشاري دو طرفه ارائه ميگردد. پارامترهاي مورد بررسي شامل نوع مسلح كنندههاي طولي و عرضي (فولاد و GFRP)، خروج از مركزيت بارگذاري (صفر، 30، 60 و 90 ميلي متر)، فاصلهي تنگهاي عرضي و نسبت تسليح طولي ميباشند. نمونهها در پنج گروه طبقه بندي گرديدند. گروه اول مسلح به ميلگرد فولادي با فاصلهي تنگ 140 ميلي متر و گروههاي دوم، سوم و چهارم مسلح به ميلههاي GFRP با فواصل تنگ 140، 70 و 40 ميلي متر و همگي داراي نسبت تسليح طولي 8/1 درصد ميباشند. گروه پنجم نيز مسلح به ميلههاي GFRP با فواصل تنگ40 ميلي متر و نسبت تسليح طولي 6/3 درصد ميباشد. نتايج مربوط به حالت گسيختگي، ظرفيت باربري، زوال سختي، استهلاك انرژي، شاخص شكل پذيري، اندركنش نيروي محوري-لنگر خمشي و كرنش ميلگرد/ميلههاي طولي ارائه گرديده است. نتايج نشان داد ميزان درصد كاهش در ظرفيت باربري به علت افزايش خروج از مركزيت از صفر به 90 ميلي متر، در گروههاي مسلح به ميلهي GFRP (دوم تا چهارم؛ 83، 84، 85 درصد) بيشتر از گروه مسلح به ميلگرد فولادي ميباشد (75 درصد)؛ خروج از مركزيت 90 ميلي متر در نمونههاي مسلح به ميلگرد فولادي و ميلهي GFRP به ترتيب در ناحيهي شكست فشاري و كششي قرار داشته و به همين علت نمونههاي مسلح به ميلگرد فولادي ظرفيت باربري بيشتر و در نتيجه درصد كاهش بار كمتري نسبت به نمونههاي مسلح به ميلهي GFRP نشان دادهاند. در گروه اول نمونهي تحت خروج از مركزيت صفر از خود شكست نرم و ساير نمونهها رفتاري شكل پذير نشان دادند. در حالي كه نمونههاي گروه دوم در خروج از مركزيتهاي كوچكتر (0 و 30 ميلي متر) به دليل ضعف ميلهي GFRP در فشار، به صورت ترد و ناگهاني دچار شكست شده و در خروج از مركزيتهاي بزرگتر (60 و 90 ميلي متر) از خود رفتاري شكل پذير نشان دادند. حالت گسيختگي نمونههاي گروه سوم تقريبا مشابه با نمونههاي گروه دوم بوده و كاهش فاصلهي تنگ از 140 به 70 ميلي متر مانع از عملكرد ضعيف ميلههاي GFRP در فشار نگرديد. كاهش فاصلهي تنگ به 40 ميلي متر سبب افزايش فشار محصور شدگي هستهي بتني و جلوگيري از كمانش ميلهها تحت فشار و در نتيجه تغيير مود گسيختگي نمونههاي تحت بارگذاري با خروج از مركزيت صفر و 30 ميلي متر از ترد و ناگهاني به نرم و كاملا شكل پذير گرديد. اين مورد در تحقيقات انجام شدهي قبلي تحت بارگذاري استاتيكي نيز مشاهده گرديده است. در حالت نسبت تسليح طولي 8/1 درصد، ميزان سختي سكانتي (متناظر با بار حداكثر) در تمامي گروهها با افزايش خروج از مركزيت از 30 به 90 ميلي متر كاهش مييابد. ميزان اين كاهش براي گروههاي مسلح به ميلهي GFRP (94 درصد) بيشتر از گروه مسلح به ميلگرد فولادي (85 درصد) ميباشد. كاهش فاصلهي تنگ سبب افزايش محصور شدگي هستهي بتني و افزايش شكل پذيري و در نتيجه كاهش سختي ميگردد. با افزايش خروج از مركزيت از 30 به 90 ميلي متر، شكل پذيري گروه مسلح به ميلگرد فولادي تقريبا بدون تغيير بوده و گروههاي مسلح به ميلهي GFRP افزايش مييابد. علت اين امر، عملكرد مطلوب ميلههاي GFRP در كشش تحت خروج از مركزيت 90 ميلي متر (ناحيهي شكست كششي) ميباشد؛ در حالي كه تحت خروج از مركزيت مذكور، رديف آخر ميلگردهاي فولادي در ناحيهي شكست فشاري نزديك به حالت متوازن قرار دارند. تحت بار محوري خالص، مقاومت فشاري ميلهي GFRP در حدود 15 تا 20 درصد مقاومت كششي آن مشاهده گرديد. همچنين در نسبت تسليح 8/1%، ميزان مشاركت ميلگرد فولادي در ظرفيت باربري نمونه تحت بار فشاري خالص برابر با 29 درصد ميباشد؛ در حالي كه ميزان مشاركت براي ميلهي GFRP در حالت فاصلهي تنگ 140 ميلي متر برابر با 10 درصد بوده كه با كاهش فاصلهي تنگ به 40 ميلي متر، اثر مشاركتي ميله به 6 درصد كاهش پيدا كرد. كاهش مذكور نشانگر افزايش محصور شدگي و عملكرد مطلوب هستهي بتني در باربري ميباشد. افزايش نسبت تسليح طولي به 6/3 درصد، اثر مشاركتي ميلهي GFRP با فاصلهي تنگ 40 ميلي متر را به 11 درصد افزايش داد

چكيده انگليسي

Structural members in bridges an‎d offshore structures are often subjected to cyclic compressive loading. However, previous research has mainly focused on cyclic lateral reverse loading, an‎d the behavior of compression members under cyclic axial load-flexural moment interaction remains insufficiently investigated. This dissertation presents the experimental results of nineteen reinforced concrete columns with square cross-sections (160 mm × 160 mm) an‎d a height of 1100 mm subjected to reversed cyclic eccentric loading. The main parameters included reinforcement type (steel an‎d GFRP), load eccentricity (0, 30, 60, an‎d 90 mm), transverse tie spacing, an‎d longitudinal reinforcement ratio. Five groups of specimens were tested: one steel-reinforced group with 140 mm tie spacing, three GFRP-reinforced groups with tie spacings of 140, 70, an‎d 40 mm an‎d a reinforcement ratio of 1.8%, an‎d one GFRP-reinforced group with 40 mm tie spacing an‎d a reinforcement ratio of 3.6%. The experimental results are discussed in terms of failure mode, load-carrying capacity, stiffness degradation, energy dissipation, ductility, axial load-flexural moment interaction, an‎d strain development in the longitudinal reinforcement. The results showed that increasing the eccentricity from 0 to 90 mm reduced the load-carrying capacity more significantly in the GFRP-reinforced groups (83-85%) than in the steel-reinforced group (75%). At 90 mm eccentricity, steel- an‎d GFRP-reinforced specimens failed in compression-controlled an‎d tension-controlled regions, respectively, resulting in higher capacities for the steel-reinforced specimens. While the steel-reinforced specimens generally exhibited ductile behavior, GFRP-reinforced specimens with tie spacings of 140 an‎d 70 mm experienced sudden brittle failures at low eccentricities due to the poor compressive performance of GFRP bars. Reducing the tie spacing to 40 mm enhanced concrete confinement, prevented bar buckling, an‎d transformed the failure mode from brittle to highly ductile. For specimens with a 1.8% longitudinal reinforcement ratio, secant stiffness decreased with increasing eccentricity, with a greater reduction in GFRP-reinforced specimens (94%) than in steel-reinforced specimens (85%). Closer tie spacing improved confinement an‎d ductility but reduced stiffness. Ductility remained nearly constant in the steel-reinforced group, whereas it increased in the GFRP-reinforced groups due to the effective tensile performance of GFRP bars at high eccentricity. Under pure axial compression, the compressive strength of GFRP bars was only 15-20% of their tensile strength. At a 1.8% reinforcement ratio, steel reinforcement contributed about 29% to the axial load capacity, compared with 10% for GFRP reinforcement with 140 mm tie spacing. This contribution decreased to 6% when the tie spacing was reduced to 40 mm, reflecting the greater role of the confined concrete core. Increasing the reinforcement ratio to 3.6% raised the contribution of GFRP reinforcement to approximately 11%.

استاد راهنما

داود مستوفي نژاد

استاد مشاور

عليرضا سلجوقيان

استاد داور

محمدرضا افتخار , ابوالفضل اسلامي , آلاء ترابيان اصفهاني

لينک به اين مدرک

https://library.iut.ac.ir/dl/search/default.aspx?Term=21183&Field=0&DTC=107