کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها

عنوان تحقیق: کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 40

شرح مختصر:

خوردگی قطعات فولادی در سازه‌های مجاور آب و نیز خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتن آرمه ای که در معرض محیط‌های خورندة کلروری و کربناتی قرار دارند، یک مسالة بسیار اساسی تلقی می‌شود. در محیط‌های دریایی و مرطوب وقتی که یک سازة بتن‌آرمة معمولی به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظیر نمک‌ها، اسید‌ها و کلرورها قرار گیرد، میلگردها به دلیل آسیب دیدگی و خوردگی، قسمتی از ظرفیت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهای زنگ زده بر پوستة بیرونی بتن فشار می‌آورد که به خرد شدن و ریختن آن منتهی می‌شود. تعمیر و جایگزینی اجزاء فولادی آسیب دیده و نیز سازة بتن آرمه‌ای که به دلیل خوردگی میلگردها آسیب دیده است، میلیون‌ها دلار خسارت در سراسر دنیا به بار آورده است. به همین دلیل سعی شده که تدابیر ویژه‌ای جهت جلوگیری از خوردگی اجزاء فولادی و میلگرد‌های فولادی در بتن اتخاذ گردد که از جمله می‌توان به حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود برای حذف کامل این مساله، توجه ویژه ای به جانشینی کامل اجزاء و میلگردهای فولادی با یک مادة جدید مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. از آن‌جا که کامپوزیت‌های FRP(Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محیط‌های قلیایی و نمکی مقاوم هستند که در دو دهة اخیر موضوع تحقیقات گسترده‌ای جهت جایگزینی کامل با قطعات و میلگردهای فولادی بوده‌اند. چنین جایگزینی بخصوص در محیط‌های خورنده نظیر محیط‌های دریایی و ساحلی بسیار مناسب به نظر می‌رسد. در این مقاله مروری بر خواص، مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRP صورت گرفته و قابلیبت کاربرد آنها به عنوان جانشین کامل فولاد در سازه‌های مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول یک سازة کاملاً مقاوم در مقابل خوردگی، مورد بحث قرار خواهد گرفت.

فهرست مطالب

خلاصه ۵
۱ – مقدمه ۷
۲ – راه حل مساله ۹
۳ – ساختار مصالح FRP 10
3-1- الیاف شیشه ۱۱
فایبرهای شیشه در چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند ۱۱
۳-۲- الیاف کربن ۱۱
الیاف کربن در دو دسته طبقه‌بندی می‌شوند ۱۱
۳-۳- الیاف آرامید ۱۲
۴- انواع محصولات FRP 12
5– میله‌های کامپوزیتی FRP 14
6 – مشخصات اساسی محصولات کامپوزیتی FRP 15
6-1- مقاومت در مقابل خوردگی ۱۵
۶-۲- مقاومت ۱۶
۶-۳- مدول الاستیسیته ۱۶
۶-۴- وزن مخصوص ۱۶
۶-۵- عایق بودن ۱۷
۶-۶- خستگی ۱۷
۶-۷- خزش ۱۷
۶-۸ – چسبندگی با بتن ۱۸
۶-۹- خم شدن ۱۸
۶-۱۰- انبساط حرارتی ۱۸
۷- دوام کامپوزیت‌های FRP 19
مکانیزم‌هایی که دوام کامپوزیت‌ها را کنترل می‌کنند عبارتند از : ۱۹
۱) تغییرات شیمیایی یا فیزیکی ماتریس پلیمر ۱۹
۲) از دست رفتن چسبندگی بین فایبر و ماتریس ۱۹
۳) کاهش در مقاومت و سختی فایبر ۱۹
۷-۱- پیر شدگی فیزیکی ماتریس پلیمر ۲۰
۷-۲- تأثیر رطوبت ۲۱
الف- تأثیر رطوبت بر ماتریس پلیمری ۲۱
ب – تأثیر رطوبت بر فایبر‌ها ۲۳
ج- رفتار عمومی کامپوزیت‌های اشباع شده با آب ۲۳
۷-۳- تأثیرات حرارتی – رطوبتی ۲۴
۷-۴- محیط قلیایی ۲۵
۷-۵- تأثیر دمای پائین ۲۵
۷-۶- تأثیرات سیکل‌های حرارتی در دمای پایین (یخ‌زدن- ذوب شدن) ۲۷
۷-۷- تأثیر تشعشع امواج ماوراء بنفش (UV) 28
8- استفاده از مواد FRP به عنوان مسلح‌ کنندة خارجی در سازه‌ها ۲۹
مقاوم ‌سازی سازه‌های بتن آرمه با مواد FRP 29
مشکلات ساخت صفحات فولادی سنگین در کارگاه ساختمان.. ۳۰
۹ – خلاصه و نتیجه ‌گیری ۳۴
۱۰- مراجع ۳۶

بارگذاری سازه های بتن آرمه به همراه نقشه های کامل اجرایی پروژه

1-ترسیم مقاطع سه تیپ کف و تعیین بار مرده و سربار کف ها با برآورد تقریبی ضخامت دالها با فرض اینکه از نوع دال با ضخامت یکنواخت باشند.

مقاطع تیپ های کف(پارکینگ, مسکونی و بام) در نقشه های پیوست ترسیم شده است.

الف ) تعیین ضخامت دال :

سیستم دال این ساختمان دو طرفه می‌باشد که بر اساس روابط موجود برای دالهای دوطرفه ، برای حدس اولیه ابعاد داریم :

h = 1/160 (محیط)

ضخامت دال در بزرگترین چشمه :

h = 1/160 ( 2 * (5.1+5.2) ) = 12.875 ~ 13 cm

بنابراین با فرض یکنواخت بودن ضخامت دال, مقدار 15 سانتی متر بعنوان ضخامت دال پیشنهاد می شود.

تعداد صفحات 92 word

به همراه فایل های اتوکد

پروژه دانشجویی سازه های بتن آرمه شامل :

الف) محاسبات و جزئیات تحلیل و طراحی
1. تعیین بار مرده و سربار کف ها با برآورد تقریبی ضخامت دال ها با فرض اینکه نوع دال با ضخامت یکنواخت باشد
2. طراحی نهایی دال ها
3. ارزیابی ارتفاع تیرها و ابعاد ستون ها
4. تعیین بارهای قائم مشخصه وارد بر تیرها
5. آنالیز قاب ها در اثر ترکیب بارهای قائم طراحی(1.0D, 1.25D+1.5L), ترسیم پوش منحنی لنگر خمشی و نیروی برشی تیرها, تعیین لنگرهای ماکزیمم دو سر ستون ها با بارهای قانم مربوطه و تعیین بارهای قائم ماکزیمم در ستون ها و لنگرهای مربوطه
6. محاسبة ماکزیمم نیروی جانبی در اثر باد یا زلزله
7. تعیین مقدار نیروی طراحی جانبی به قاب ساختمانی و دیوار برشی در طبقات مختلف
8. آنالیز قاب ها تحت تاثیر ترکیبات مختلف بار قائم بعلاوة بار جانبی و ترسیم پوش مربوطه
9. ترسیم پوش نهایی با استفاده از پوش های بدست آمده از ردیفهای 5 و8 برای تیرها و جدولبندی ترکیبات مختلف لنگر, نیروی محوری و برش در ستون ها در طبقات
10. طراحی نهایی تیرها, تعیین مقادیر فولاد در مقاطع بحرانی و تعیین نقاط قطع فولاد
11. طراحی نهایی ستون ها و تعیین مقادیر فولادهای مقاطع در طبقات مختلف و طراحی نقاط هم پوشانی
12. طراحی پله ها
13. طراحی دیوار برشی و دیوارهای بتن آرمة زیرزمین
14. طراحی شالوده های ساختمان
15. اصلاح طراحی بر اساس سازه های با شکل پذیری بالا در برابر زلزله
16. کنترل حالت حدی بهره برداری خیز و ترک خوردگی و کنترل تغییرمکان بین طبقاتی
17. برآورد تقریبی حجم مصالح مصرفی(بتن و فولاد(

ب) نقشه های کامل اجرایی پروژه