صفحه 1:
صفحه 2:
.
CPE ES ۳
Seay Beis
7
+. 4 ظ
av
صفحه 3:
دانشجو: سيد حسين امام
ee ee ا 2 ل
ياييز ©0606
صفحه 4:
رد
۶ 5)کامپوزیت چیست؟
ور ل اا 2 لك
لا
“6)سيستم هاى تقويت سازه ها با استفاده از كامبوزييت
هاى 112 ١
صفحه 5:
۴ 6)قابلیت های بالقوه 1+۳ درتقویت و ترمیم سازه ها
2 0)مزایای استفاده از ورقه های ۳1۸۳
و
با 212 و ارائه ى راه كارهاى بيشنهادى
" ©)دال هاي طره اي تقويت شده با 1”12
* )خلاصه و نتيجه گيري
rors (Oa
صفحه 6:
استفاده از کامپوزیت های 7712۳ در مهندسی عمران در سال
هاى اخير توجه بسيارى را به خود جلب كرده است.
وزن سبكىممقاومت زياد و مقاومت در برابر خوردكى از
جمله خواصى است كه اين نوع مواد را در قالب هاى
گوناگون در امر. مهندسی ساختمان مطرح ساخته است.
صفحه 7:
:كاميوزيت ها موادى هستند كه از دو قسمت تشكيل يافته اند
ا 0
غير قابلحلدر يكد يكور2
از دیر باز مهندسین عمران با انواع گوناگون کامپوزیت ها کار کرده اند از
OS EES Te SP Tae on Tee Peter
نكاه كلى تر بتن به صورت ماده كامبوزيت با اجزاى قابل تمايز از ديكر
.مواد مرکب در ساخت سازه بوده است
قسمت اول از ماده کامپوزیت ۲712 که قسمت بار بر آن نیز محسوب می
شود الیاف است. قسمت دوم که بیشتر نقش نگهداری الیاف را در کنار
Pe Pere Cree I Tea BINS aera eee
صفحه 8:
[0 oes Cryer Sate ecy [ACHP D
SS e oie Romer eth cao ge yer te ben To nie me
۱ Ween) We news er
SRO SENET Ses Sane we 1
۱ OR Leeann ee SPP CCR PAC
رد 0 2
MIR PN رای که با FRP) :CFRP
ای که با الیاف شیشه
۳ ( ۲۸۳ ۲(ساخته شده است
9 |
صفحه 9:
PR STO pyre Seve ا
CE eee ee eB ECE aE Ow ee Tr)
.مکانیکی کامپوزیت ساخته شده بر عهده ندارد
Sere Sey we Were Cre Sie ry و
عنوان عامل محافظت الیاف در برابر عوامل محیطی و همچنین
كامبوزيت نيز عمل مى كند
صفحه 10:
کامپوزیت ۳۲۰۳:
صفحه 11:
اشکل های مختلف کامپوزیت
SO) ail nd od 2 2
صفحه 12:
ب ee ا ا 5
ری خر در ره
سولفات ها کلریدها و انواع مواد
خورنده ديكر دجار اسيب هاى
گونگوني مد 00
ا ا
تعمیر و تعویض این سازه های بتنی
خسارت دیده در سراسر دنیا هر
ساله میلیون ها دلار هزینه در بر
دارد برای رفع این مشکل فنون
گوتاگونی گستوش یافته است با این
ee ل
داشته اند برای رد
كال ابن Saag Bi TOR
استفاده از میلگردهای 1011۳ درتقویت تونل
صفحه 13:
در سازه های بتنی مسلح با یک ماده مقاوم در برابر خوردگی راه حل
. مناسبی است
به دلیل مقاومت بسیار زیاد کامپوزیت در مقابل خوردگی ایده استفاده
از اين كامبوزيت به شدت رشد كرده است.الياف به كار رفته در
تا
تنس تسلیم میلگردها حداقل 6000 و حداکثر 6000 مگاپاسکال
. است
صفحه 14:
پوشش ها عمدتا برای بهسازی
رفتار سازه های موجود یا
oe رل
es) كت
رود . اين بوشش ها به بيرون
صفحه 15:
ام
18۳ درتقویت ستون استقاده از 1718۳ درتقویت
صفحه 16:
) بهسازی سازه های موجود
(CP تعمیر سازه های آسیب دیده
صفحه 17:
طیف وسیعی از سازه ها هستند که ضوابط مربوط به آیین نامه زلزله
1
استفاده از این کامپوزیت در چنین سازه هایی به منظر تقویت و
CE BD ED Os) ل ا TES De ECVE CS Ten
ONC I Pr re Teor ce Reeser ۱
توان از جنين سيستمى بهره كرفت از اين دسته تقويت مى توان به
تقويت سازه ها به منظور افزايش بار هاى زنده »افزايش بار هاى
ترافيكى و نيز لزوم قرار كيرى ماشين آلات سنكين در قسمتى از
1
.خاصی نشده است آشاره کرد
صفحه 18:
علت دیگر استفاده از کامپوزیت 718۳ در اعضای بتن مسلح
جلوگیری از شکست سازه هایی است که به دلایلی از قبیل آتش
سوزىء زازله» عبور وسايل سنكين » خوردكى آرماتورهاى فولادى
STS) ۱
شده اند . به این نوع استفاده از ورقه های ۳12۳ مرمت یا تعمیر
۳
صفحه 19:
تقویت خمضی تیر یتنآرمه یا استقاد.
اده از ورقههای
as PRP
اه اذ ودظمهاى 80 نشكن
صفحه 20:
۴ ) افزایش ظرفیت باربری و افزایش شکل پذیری ستون
1۳
* 9) تقویت سازه های ساحلی و سکوهای بتتی
[۱ Oe TES PICT Toi
* <6) تقویت تونل ها
* 9) تقویت لوله های فولادی یا بتتی
" ©) تقويت سازه هاى بيمارستانى و سازه هاى باستانى
صفحه 21:
د 7
تت ل
۴ )حمل و نقل بسیار ساده
۱
)کاربردهای اقتصادی(درپروژه های عظیم بدون نیاز به
وسایل پیچیده)
صفحه 22:
۳ WE TOY ale
مقاومت خستگی در خور توجه )9 *
* 9) خوردگی در حد صفر
ل |
" 00) سطح اجررا شده بسيار تميز بعد از اجرا
صفحه 23:
۱ TOM ers fey
52011
جلوكيرى از اين معايب:
صفحه 24:
جدا شدگی کامپوزیت از
بستر بتنی خود
صفحه 25:
))بار ۳ کم است.(حنت الاستیک)
©)بار 2 زياد است.(حالت الاستوبلاستيى)
ا ۱
” دربايان مرحله ى سوم خرابى رخ مى دهد“
|
سكم
صفحه 26:
۱
۱ MIeP eae INES)
أدامه پیدا میکند)
-ميلكردها تسليم 0
(Apts 258 2 Sle 5 5) ch)
صفحه 27:
| ۱ Bee WTS
(تركهاى خمشى به حداقل خود ميرسد)
)گر نیرو خیلی زیاد باشد قبل از
0 |
)در غیر اين صورت به طور ناگهانی
۱
200
صفحه 28:
صفحه 29:
تقویت خمضی تیر یتنآرمه یا استقاد.
اده از ورقههای
as PRP
اه اذ ودظمهاى 80 نشكن
صفحه 30:
تفاوت عمده اين دال ها با دال هاي يك طرفه و دو طرفه با تکیه گاه ساده این
40 00 ee ie Bh here re ee ee ero)
مي دهد بنابراین نمي توان نوارها یا صفحات 1713 را به نحو مناسبي در
۳۷ Bene ee)
ENB TOR VET Ore We) Ne cM yr Ser SPY Bree ee tae)
انتهاي ۳1310 در تکیه گاه این دالها پیشنهاد شده است.
۱ ie rier rere Top Pere Cre rt ie)
گزینه ساده براي مهار بندي این است که نوار با صفحه 1718۳ را تا قسمتي از
سطح ديوار بالا برده و جسبانده شود.
صفحه 31:
لوا لل
گرفته نتیجع گيري مي شود که اين روش
مهار بندي چندان مناسب نبوده زیرا زماني
که تتش در نوار 7718۳ در حد پاييني است
ا ۳«
مي شود .
۷۹9
صفحه 32:
راه موثر براي مهاربندي این است که نوارهاي
۳ را به درونسورلخ هلييکه از قبلدر
۳
0 foot LE ESTO
Ce ee new Te VE Bie meee
OWEN Ie Bere neice e of 10)
بين دو ميلكرد ديوار بتواند قرار كيرد.
طول ی
صفحه 33:
۱
۱۹ EP)
نتایج نشان داد که اين نوع مهاربندي عملکرد خويي دارد. سوراخ هاي ایجاد
شده را نيز مي بايست يس از قرار كرفتن 171817 مجددا با ملات ايوكسي بر كرد.
براي بر كردن اين سوراخ ها ملات سيمان مناسب نيست زيرا افت سيمان سبب
تاثير منفي بر مقاومت مهاربندي مي كردد.
صفحه 34:
- ميلكردهاى 771817 با مقاومت بالا و خوردكى درحد صفر در محيط
IO tor ln pet
-اسفاده از پوشش های خارجی در بهسازی و مقاوم سازی ساختمان ها
eb ol ا تقويت سازه به
جهت افزایش بار زنده است کاربرد وسیعی پیدا می کند.
- استفاده از پوشش ها برای زمانی که سازه های موجود به دلایل
ترات بين و اه ۱
را را ره زر
صفحه 35:
0) نشریه داخلي انجمن بتن ایران
)نشریه داخلي پیام مهندس
Co) داخلي انبوه سازان ايران
“6)نشريه داخلي عمران و معماري
صفحه 36:
توانا بود هر که دانا بود
ز دانش دل پیر برنا بود
استفاده از کامپوزیت های FRPدر ساخت،بهسازی
و تقویت سازه ها
دانشجو :سید حسین امام
استاد راهنما :جناب آقای مهندس رضوی
پاییز1386
فهرست مطالب
)1 چکیده
)2 کامپوزیت چیست؟
)3 شکل های مختلف کامپوزیت FRPدرمهندسی عمران
) 4 سیستم های تقویت سازه ها با استفاده از کامپوزیت
های FRP
)5 قابلیت های بالقوه FRPدرتقویت و ترمیم سازه ها
)6 مزایای استفاده از ورقه های FRP
) 7 بررسی محدودیت های تقویت خمشی تیرهای بتن آرمه
با FRPو ارائه ی راه کارهای پیشنهادی
)8 دال هاي طره اي تقويت شده با FRP
)9 خالصه و نتيجه گيري
)10 منابع
:چکیده)1
استفاده از کامپوزیت های FRPدر مهندسی عمران در سال
های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است.
وزن سبک،مقاومت زیاد و مقاومت در برابر خوردگی از
جمله خواصی است که این نوع مواد را در قالب های
گوناگون در امر مهندسی ساختمان مطرح ساخته است.
)2کامپوزیت چیست؟
:کامپوزیت ها موادی هستند که از دو قسمت تشکیل یافته اند
اجزای میکروسکوپی)1
غیر قابل حل در یکد یگر)2
از دیر باز مهندسین عمران با انواع گوناگون کامپوزیت ها کار کرده اند از
چوب می توان به عنوان یک کامپوزیت طبیعی نام برد و در یک
نگاه کلی تر بتن به صورت ماده کامپوزیت با اجزای قابل تمایز از دیگر
.مواد مرکب در ساخت سازه بوده است
قسمت اول از ماده کامپوزیت FRPکه قسمت بار بر آن نیز محسوب می
شود الیاف است .قسمت دوم که بیشتر نقش نگهداری الیاف را در کنار
یکدیگر بر عهده دارد چسب یا رزین نامیده می شود.
:الیاف
.از موادی کامال االستیک –شکننده و بسیار مقاوم ساخته می شود
قطر این الیاف بسته به جنس بین 5تا 25میکرون است.الیاف ها امروزه در
.شکل ها-اندازه ها و جنس های گوناگون موجود است
.جنس الیاف می تواند از شیشه – کربن – آرامید یا ونیلن باشد
نام کامپوزیت ساخته شده با هر یک از این مواد با حرف اول نام ماده تشکیل دهنده
:الیاف شروع می شود که عبارتند از
)ای که با الیف کربن ساخته شده است
FRP) :CFRP
ای که با الیاف شیشه
)FRP ) :GFRPساخته شده است
)FRP) : AFRPای که با الیاف آرامید ساخته شده است
رزین
رزین به کار رفته به صورت یک محیط چسباننده برای نگهداری الیاف
در کنار مقاوت پایینی که دارد نقش چندان مهمی در خواص
.مکانیکی کامپوزیت ساخته شده بر عهده ندارد
عالوه بر نگهداری الیاف در کنار هم رزین موجود در کامپوزیت به
عنوان عامل محافظت الیاف در برابر عوامل محیطی و همچنین
.عامل توزیع تنش روی وجه ورقه کامپوزیت نیز عمل می کند
کامپوزیت :FRP
الیاف
شیشه
کربن
آرامید
رزین
ونیلن
ترموست
ترموپالستیک
شکل های مختلف کامپوزیت
FRPدر مهندسی عمران
میلگردهای FRP
پوشش های FRP
میلگردهای)FRP 1-3
بسیاری از سازه های بتنی مسلح در
محیط های خورنده در اثر حمله
سولفات ها – کلریدها و انواع مواد
خورنده دیگر دچار اسیب های
گوناگونی مانند ریزش بتن پوششی
و خوردگی آرماتور می شوند.
تعمیر و تعویض این سازه های بتنی
خسارت دیده در سراسر دنیا هر
ساله میلیون ها دالر هزینه در بر
دارد برای رفع این مشکل فنون
گوناگونی گسترش یافته است با این
وجود هر یک از این روش ها
موفقییتی نسبی داشته اند.برای رفع
کامل این مشکل جایگزینی آرماتور
استفاده از میلگردهای FRPدرتقویت تونل
در سازه های بتنی مسلح با یک ماده مقاوم در برابر خوردگی راه حل
.مناسبی است
به دلیل مقاومت بسیار زیاد کامپوزیت در مقابل خوردگی ایده استفاده
از این کامپوزیت به شدت رشد کرده است.الیاف به کار رفته در
ساخت میلگردها ار هر سه نوع کربن – شیشه و آرامید هستند .
تنس تسلیم میلگردها حداقل 660و حداکثر 3000مگاپاسکال
.است
)2-3پوشش های :FRP
پوشش ها عمدتا برای بهسازی
رفتار سازه های موجود یا
تعمیر خرابی های ایجاد شده
در سازه های فعلی به کار می
رود .این پوشش ها به بیرون
.عضو بتن مسلح می چسبد
استفاده از FRPدر
تقویت سقف
استفاده از FRPدرتقویت ستون
لوله
استقاده از FRPدرتقویت
)4سیستم های تقویت سازه ها با استقاده از
کامپوزیت FRP
)1-4بهسازی سازه های موجود
)2-4تعمیر سازه های آسیب دیده
بهسازی سازه های موجود
طیف وسیعی از سازه ها هستند که ضوابط مربوط به آیین نامه زلزله
را تامین نمیکنند و یا بر اساس آیین نامه های قدیمی ساخته شده اند
استفاده از این کامپوزیت در چنین سازه هایی به منظر تقویت و
بهسازی لرزه ای آنها است .همچنین زمانی که تغییر کاربری یک
ساختمان سبب ایجاد ضعف در بعضی از اجزای آن می شود می
توان از چنین سیستمی بهره گرفت از این دسته تقویت می توان به
تقویت سازه ها به منظور افزایش بار های زنده ،افزایش بار های
ترافیکی و نیز لزوم قرار گیری ماشین آالت سنگین در قسمتی از
ساختمان های موجود که در طراحی اوایه سازه برای آنها پیش بینی
.خاصی نشده است اشاره کرد
تعمیر سازه های آسیب دیده
علت دیگر استفاده از کامپوزیت FRPدر اعضای بتن مسلح
جلوگیری از شکست سازه هایی است که به دالیلی از قبیل آتش
سوزی ،زلزله ،عبور وسایل سنگین ،خوردگی آرماتورهای فوالدی
و گزشت عمر مفید مصالح دچار خرابی های ظاهری و موضعی
شده اند .به این نوع استفاده از ورقه های FRPمرمت یا تعمیر
گفته می شود.
)5قابلیت های بالقوه FRPدر تقویت و ترمیم سازه ها
) 1 افزایش ظرفیت باربری و افزایش شکل پذیری ستون
ها-تیرها-دال هاو اتصاالت بتن مسلح
)2 تقویت سازه های ساحلی و سکوهای بتنی
)3 تقویت دیوارهای بتن مسلح ومصالح بنایی
)4 تقویت تونل ها
)5 تقویت لوله های فوالدی یا بتنی
) 6 تقویت سازه های بیمارستانی و سازه های باستانی
)6مزایای استفاده از ورقه های FRP
)1 وزن کم
)2 طول آزاد
)3 ضخامت بسیار کم
)4 حمل و نقل بسیار ساده
)5 اجرای ساده ورقه ها
) 6 کاربردهای اقتصادی(درپروژه های عظیم بدون نیاز به
وسایل پیچیده)
)7 مقاومت های کششی وحتی فشاری باال
)8 مقاومت خستگی در خور توجه
)9 خوردگی در حد صفر
)10 مقاومت بسیار زیاد در محیط های قلیایی
) 11 سطح اجرا شده بسیار تمیز بعد از اجرا
)8بررسی محدودیت های تقویت خمشی تیرهای
بتن آرمه باFRP
هدف از این قسمت شناخت مشکالت استفاده از FRPدر تیرهای
بتنی مسلح تحت خمش می باشد و ارائه روش هایی برای
جلوگیری از این معایب:
معایب
ترد شدن گسیختگی تیر و
ناگهانی بودن آن
جدا شدگی کامپوزیت از
بستر بتنی خود
خرابی تیر تحت خمش:
)1بار Pکم
)2بار Pزیاد است(.حالت االستوپالستیک)
)3بار Pخیلی زیاد است(.حالت پالستیک)
است(.حالت االستیک)
” درپایان مرحله ی سوم خرابی رخ می دهد“
اتفاقاتی که در پایان مرحله ی سوم رخ می دهد(.تیر بدون :)FRP
بتن مقاومت نشان می دهد(ترک های خمشی تا باالی میلگرد
ادامه پیدا میکند)
میلگردها تسلیم شده(بتن روی میلگرد خرد میشود)
اتفاقاتی که در پایان مرحله ی سوم رخ می دهد
بتن همراه با FRPمقاومت نشان میدهد(ترکهای خمشی به حداقل خود میرسد)
میلگردها تسلیم شده وFRP)1اگر نیرو خیلی زیاد باشد قبل از
رسیدن به شکست از بتن جدا میشود.
)2در غیر این صورت به طور ناگهانی
از ناحیه خطی به شکست میرسد.
(ناحیه تسلیم ندارد)
(تیر با FRPتقویت شده)
راه کارهای
پیشنهادی
اعمال سیستم
مهاربندی
در
انتهای الیه کامپوزیت
( )Uشکل
اعمال سیستم
پیش تنیدگی
در کامپوزیت
:دال هاي طره اي
تفاوت عمده اين دال ها با دال هاي يك طرفه و دو طرفه با تكيه گاه ساده اين
است كه اوال لنگر آن منفي است و ثانيا بزرگترين مقدار لنگر در محل تكيه گاه رخ
مي دهد بنابراين نمي توان نوارها يا صفحات FRPرا به نحو مناسبي در
انتهاي دال مهاربندي كرد.
با توجه به شرايط مقاوم سازي و شكل دال طرح هاي متفاوتي براي مهاربندي
انتهاي FRPدر تكيه گاه اين دالها پيشنهاد شده است.
در دالهايي كه به صورت كنسول به يك تير بزرگ و يا يك ديوار متصل هستند يك
گزينه ساده براي مهار بندي اين است كه نوار يا صفحه FRPرا تا قسمتي از
سطح ديوار باال برده و چسبانده شود.
البته با مطالعات و بررسي هاي انجام
گرفته نتيجع گيري مي شود كه اين روش
مهار بندي چندان مناسب نبوده زيرا زماني
كه تنش در نوار FRPدر حد پاييني است
قسمت چسبانده شده بر روي ديوار جدا
مي شود .
FRP
راه موثر براي مهاربندي اين است كه نوارهاي
FRPرا به درون سوراخ هايي كه از قبل در
ديوار ايجاد شده است هدايت كرد.
به دليل وجود فوالد داخل مقطع اين نوع مهاربندي
تنها در صورتي مي تواند استفاده شود كه عرض
نوار FRPكم باشد تا در سوراخ هاي ايجاد شده
بين دو ميلگرد ديوار بتواند قرار گيرد.
FRP
طول مهاري
اغلب آزمايشات انجام يافته بر روي مدل هايي متمركز شد كه به همين صورت
انتهاي FRPمهاربندي شده است .
نتايج نشان داد كه اين نوع مهاربندي عملكرد خوبي دارد .سوراخ هاي ايجاد
شده را نيز مي بايست پس از قرار گرفتن FRPمجددا با مالت اپوكسي پر كرد.
براي پر كردن اين سوراخ ها مالت سيمان مناسب نيست زيرا افت سيمان سبب
تاثير منفي بر مقاومت مهاربندي مي گردد.
)9خالصه و نتیجه گیری
میلگردهای FRPبا مقاومت باال و خوردگی درحد صفر در محیطهای قلیایی خورنده جایگزین مناسبی برای فوالد هستند.
استفاده از پوشش های خارجی در بهسازی و مقاوم سازی ساختمان هادر برابر زلزله و یا در مواقع تغییر کاربری که به تقویت سازه به
جهت افزایش بار زنده است کاربرد وسیعی پیدا می کند.
استفاده از پوشش ها برای زمانی که سازه های موجود به دالیلتغییرات آیین نامه ها به مرور زمان ضوابط خاص آیین نامه ها را
ارضا نمی کند راه حل مناسبی برای جبران این ضعف است.
منابع
)1نشريه داخلي انجمن بتن ايران
)2نشريه داخلي پيام مهندس
)3نشريه داخلي انبوه سازان ايران
)4نشريه داخلي عمران و معماري
پایان