ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

تحلیل های جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ پلیمری تقویت شده با فولاد / الیاف تحت شرایط آتش سوزی

تحلیل های جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ پلیمری تقویت شده با فولاد / الیاف تحت شرایط آتش سوزی

تحلیل های جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ پلیمری تقویت شده با فولاد / الیاف تحت شرایط آتش سوزی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر

 

 

مقالات ترجمه شده راه و ساختمان، معماری، عمران، ایران ترجمه - irantarjomeh
شماره
۱۱۷
کد مقاله
CVL117
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تحلیل های جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ پلیمری تقویت شده با فولاد / الیاف تحت شرایط آتش سوزی
نام انگلیسی
Nonlinear finite element analyses of steel/FRP-reinforced concrete beams in fire conditions
تعداد صفحه به فارسی
۴۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۹
کلمات کلیدی به فارسی
تیر بتن آرمه ـ FRP, دماهای افزایش یافته, انتقال حرارت, تحلیل جزء محدود غیرخطی, المان تیر کامپوزیت
کلمات کلیدی به انگلیسی
FRP-reinforced concrete beam, Elevated temperatures,
Heat transfer, Nonlinear finite element analysis, Composite beam element
مرجع به فارسی
سازه های کامپوزیتی
کالج مهندسی و فناوری اطلاعات، دانشگاه نیوسافولز، کنبرا، استرالیا
الزویر
مرجع به انگلیسی
Composite Structures; School of Engineering and Information Technology, The University of New South Wales, Canberra, Australia; Elsevier
قیمت به تومان
۱۵۰۰۰
سال
۲۰۱۳
کشور
استرالیا

 

تحلیل های جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ پلیمری تقویت شده با فولاد / الیاف تحت شرایط آتش سوزی
سازه های کامپوزیتی
کالج مهندسی و فناوری اطلاعات، دانشگاه نیوسافولز، کنبرا، استرالیا
الزویر
۲۰۱۳
 
 
 
چکیده
در این مقاله، یک المان تیر کامپوزیت لایه ای دو گره ای یک بعدی برای مدلسازی دقیق رفتار سازه تیرهای بتن آرمه ـ پلیمری تقویت شده با فولاد / الیاف تحت بارگذاری ترکیبی مکانیکی و حرارتی در شرایط آتش سوزی مورد بررسی قرار گرفته و ارائه می گردد. از طریق بکارگیری توابع تیر تیموشنکو جهت ایجاد المان جدید مربوطه، مسئله قفل شدگی برشی به صورت طبیعی مرتفع گردیده و یک فرمولاسیون واحد برای تحلیل های تیرهای باریک و همچنین تیرهای نسبتاً عمیق ارائه می گردد. یک تحلیل جزء محدود غیر خطی بر مبنای تئوری انتقال حرارت جهت مشخص سازی توزیع حرارت در بین سطح مقطع تیر اعمال می گردد. هر دو ویژگی غیرخطی مواد، مشخصه هندسی و وابسته به دما، در این مبحث عرضه خواهد شد. المان مرتبط از نقطه نظر محاسباتی کارآمد تلقی شده و به نظر کارا و دقیق می باشد. این المان به راحتی جهت بررسی تأثیرات یکسری از پارامترها در ارتباط با رفتار سازه تیرهای بتن آرمه ـ FRP در شرایط آتش سوزی بکار گرفته می شود،. این مورد سبب ارائه مراجع و مستندات مفیدی برای تحلیل و طراحی سازه شده است.
کلمات کلیدی: تیر بتن آرمه ـ FRP، دماهای افزایش یافته، انتقال حرارت، تحلیل جزء محدود غیرخطی، المان تیر کامپوزیت
۱- مقدمه
پلیمرهای تقویت شده با الیاف یا فیبرهای پلیمری تقویت شده (FRPs) همانند پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP)، پلیمر تقویت شده با الیاف کربن (GFRP) و پلیمر تقویت شده با الیاف آرامید (AFRP) به طور گسترده ای در ارتباط با ساخت سازه های بتنی در خلال سالیان اخیر بکار گرفته شده اند. به واسطه ویژگی های ممتاز آنها، همانند مقاومت کششی بالا، مقاومت ممتاز در برابر خوردگی الکتروشیمیایی و ساخت مقرون به صرفه، آنها به طور فزاینده ای به عنوان جایگزین آرماتور فولادی سنتی مخصوصاً در محیط های خشن بکار گرفته می شوند. با این وجود، غالب کاربردهای میلگردهای تقویتی FRP (rebars) در حال حاضر محدود به سازه هایی می باشند که در آنها تأثیر حرارت به طور ابتدا به ساکن مورد نظر قرار نمی گیرد. این عامل خود ممکن است در ارتباط با این حقیقت تلقی شود که خواص مکانیکی FRP ها با توجه به افزایش دما تنزل می یابد.
تاکنون، بررسی های اندکی در ارتباط با رفتار و میزان تحمل سازه های بتن آرمه ـ FRP در دماهای افزایشی گزارش شده اند. بر این مبنا هیچ گونه رهنمودهای قابل توجهی در ارتباط با طراحی ویژگی های مربوطه برای سازه های بتن آرمه ـ FRP در محیط های خشن، نظیر شرایط آتش سوزی، که به عنوان یکی از خطرات غیرقابل اجتناب برای سازه های ساختمانی می باشد، ارائه نگردیده است. بنابراین درک رفتار سازه ای اعضای بتن آرمه ـ FRP در دماهای فزاینده قبل از بکارگیری آنها در سازه های ساختمانی بسیار مهم می باشد.
مطالعات تجربی متعددی جهت بررسی رفتارهای سازه های مرتبط با اجزای بتن آرمه ـ FRP در دماهای افزایشی انجام شده است. به طور مثال عملکرد حرارتی دال های بتنی تقویت شده با میلگردهای CFRP و GFRP در زمان آتش سوزی به وسیله Kodur و همکاران [۱] و Kodur و Bisby [۲] مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه تیرهای بتن آرمه ـ CFRP تحت حرارت از یک طرف با قابلیت چرخش یا دوران در بخش های انتهایی به وسیله Elbadry و Elzaroug [۳] مورد آزمایش قرار گرفته و عملکرد CFRP، همراه با تیرهای بتن آرمه ـ هیبریدی یا ترکیبی فولاد و CFRP در دماهای افزایشی به وسیله Rafi و همکاران [۴ـ۶] مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است.
مطالعات تجربی رفتار مقاومت آتش سازه های بتنی عمدتاً هزینه بر و زمانبر می باشد و آنها بر مبنای شرایط مختلف محدود می گردند. تحلیل های المان یا جزء محدود غیرخطی نیز جهت پیش بینی رفتار سازه ای ساختارهای بتنی به طور موفقیت آمیزی بکار گرفته شده است. اما بر مبنای بررسی نویسندگان این مقاله، تقریباً کلیه محققین قبلی در ارتباط با تحلیل عددی سازه های بتنی در دماهای افزایشی بر روی سازه های بتن آرمه ـ فولادی معمولی تمرکز داشته و افراد اندکی تمرکز خود را بر روی تحلیل های عددی سازه های بتن آرمه ـ FRP تحت ترکیبی از بارگذاری حرارتی و مکانیکی تا زمان از هم گسیختگی یا شکست سازه معطوف داشته اند. یک مدل جزء محدود سه بعدی به وسیله Rafi و همکاران [۷] برای پیش بینی پاسخ تیرهای بتن آرمه ـ CFRP تحت دماهای افزایشی ارائه شده است که به عنوان یکی از چندین مطالعه مرتبط با تحلیل های عددی تیرهای بتن آرمه ـ FRP به شمارمی آید. در مدل جزء محدود مرتبط، آنها یک المان آجری جامد سه بعدی با بیست گره و سه درجه آزادی (DOF) در هر گره را در نظر گرفته و بر این مبنا میلگردهای تقویتی با استفاده از المان میلگرد محاط شده در المان های آجر مدلسازی گردید.
برای پیش بینی کارآمد و دقیق رفتار ساختاری سازه های مهندسی پیچیده تحت شرایط بارگذاری پیچیده با استفاده از روش جزء محدود، بکارگیری یک المان محدود کارآمد محاسباتی و دقیق می تواند مؤثر باشد. برای تحلیل های جزء محدود تیرهای بتن آرمه ـ FRP / فولادی یا سازه های دارای تیر، المان های محدود دو بعدی و سه بعدی غالباً در مباحث مرتبط بکار گرفته می شوند، اما آنها از نقطه نظر محاسباتی کارآمد نمی باشند، مخصوصاً این مورد برای سازه های پیچیده و بزرگ مهندسی صحت دارد.
هدف این مقاله توسعه یک المان تیر کامپوزیت کارآمد و ساده یک بعدی برای تحلیل های غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ FRP / فولادی در دماهای افزایش یافته می باشد. المان تیر پیشنهادی صرفاً دارای دو گره و دو گره در هر درجه آزادی (DOF) می باشد، بنابراین این مورد را می توان به عنوان یک ویژگی کاملاً ساده در هر دو مؤلفه هندسی و فرمولاسیون در نظر گرفت و در عین حال این ویژگی از نقطه نظر محاسباتی نیز در مقایسه با دیگر مدل های جزء محدود دو بعدی و سه بعدی کارآمد می باشد. توابع تیر تیموشنکو، که جهت ایجاد یک المان تیر کامپوزیت یک بعدی برای تحلیل های تیر یکنواخت و کامپوزیت بکار گرفته شده اند [۸] جهت ایجاد توابع شکل جابجایی در ارتباط با تیرهای بتن آرمه ـ FRP / فولادی در این مبحث استفاده می شوند. از طریق بکارگیری توابع تیر تیموشنکو، یک فرمول واحد برای هر دو تیر باریک و تیر نسبتاً عمیق ارائه می گردد. در این زمینه قابلیت اجتناب از مسئله مشکل آفرین قفل شدگی برشی وجود خواهد داشت که غالباً به هنگامی رخ می دهد که یک المان، جهت مدلسازی تیرهای باریک، و به منظور تحلیل تیرهای نسبتاً عمیق مورد استفاده قرار می گیرد. در خلال دهه های اخیر، مدل های لایه ای [۸ ـ۱۰] ویژگی ممتاز خود در ارتباط با مدلسازی رفتارهای سازه ای تیرهای کامپوزیت متورق را ارائه نموده اند. در المان تیر کامپوزیت جدید برای تیرهای بتن آرمه ـ FRP / فولادی، رویکرد لایه ای از طریق بهره گیری از میلگردهای تقویتی به عنوان لایه های تقویتی پیش رونده بکار گرفته شده است و به علاوه در این راستا بتن به یک سری از لایه های بتنی تقسیم می گردد. با استفاده از روش لایه ای، المان تیر جدید به عنوان یک المان یکپارچه بدون نیاز جهت مدلسازی میلگردهای مسلح با استفاده از المان مجزا مدنظر می باشد. جهت شبیه سازی رفتار سازه ای تیرهای بتنی کامپوزیت در شرایط آتش سوزی، لازم است تا قابلیت مدلسازی خواص مواد وابسته به حرارت برای بتن و همچنین میلگردهای تقویتی به صورت دقیق را داشته باشیم، موردی که می توان آن را از طریق رویکرد لایه ای حاصل آورد.
روش جزء محدود به عنوان یک رویکرد ایده آل برای حل مشکلات انتقال حرارت با هندسه پیچیده، با توجه به خواص مواد و شرایط مرزی، به شمار می آید. تحلیل جزء محدود غیرخطی بر مبنای تئوری انتقال حرارت برای اجزای مستطیلی چهار گره ای به منظور پیش بینی توزیع دما در سطح مقطع یک تیر بتنی در مطالعات انجام شده به وسیله Kodur و Dwaikat [۱۱] و Dwaikat و Kodur [۱۲] مورد استفاده قرار گرفته است، و به علاوه این روش در تحقیق کنونی نیز استفاده شده است.
المان تیر لایه ای جدید و راهکارهای تحلیل جزء محدود غیرخطی برای تیر بتن آرمه ـ FRP / فولادی تحت شرایط بارگذاری مکانیکی ترکیبی و بارگذاری مربوط به آتش سوزی در برابر داده های آزمایشی موجود و نتایج تحلیل عددی مورد بررسی و اعتبارسنجی قرار گرفته است. به هنگام مشخص سازی اعتبار این موضوع، مدل جزء محدود جاری جهت ارزیابی تأثیرات یکسری از پارامترها، نظیر ضخامت پوشش بتن، نوع آرماتورها شامل GFRP، GFRP و AFRP و همچنین سطوح بار، بر روی رفتار ساختاری تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت شرایط آتش سوزی مورد استفاده قرار گرفته است. تأثیرات این پارامترها بر روی رفتار ساختاری در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته و نهایتاً ویژگی های مرتبط با آن خلاصه می شود.
۲- یک المان تیر لایه ای دو گره ای یک بعدی ساده برای تحلیل غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ FRP / فولادی تحت شرایط آتش سوزی
المان جدید تیر کامپوزیت دو گره ای یک بعدی با دو درجه آزادی در هر گره و سطح مقطع آن در شکل ۱ نشان داده شده است. این بتن به تعدادی از لایه های بتنی تقسیم گردیده و میله های تقویتی به صورت لایه های تقویتی پیش رونده با ضخامت برابر t بر مبنای t = Abar/b در نظر گرفته شده اند، که در آن Abar به عنوان مساحت سطح مقطع میلگردهای تقویتی، و b پهنای المان تیر به شمار می آیند. پیوند کامل در نظر گرفته شده است و خواص مواد به صورت ثابت با توجه به ضخامت هر لایه مشخص شده است. با وجود آنکه میلگردهای FRP معرف مقادیر مقاومت پیوند کمتری در مقایسه با میلگردهای فولادی هستند، پیوند مکانیکی بسیار مناسبی بین میلگردهای FRP و بتن در دمای اتاق ملاحظه شده است [۱۳ ـ ۱۶] و تأثیر دمایی بر روی جابجایی میلگردها به نظر کمتر از عاملی می باشد که در آزمایشات انجام شده به وسیله Rafi و Nadjai [۱۷، ۱۸] تعیین گردیده است. فرض پیوند کامل نیز در مدل سه بعدی Rafi [۷] برای پیش بینی رفتار تیرهای بتن آرمه ـ CFRP در دماهای افزایشی بکار گرفته شده است. به علاوه، تأثیرات موضعی مرتبط با رابطه بتن ـ میلگرد شامل تأثیر چسبندگی ـ لغزش به صورت تلویحی بر مبنای مدل سخت شدگی کششی در مقاله جاری برای بتن که قبلاً در این حالت قرار گرفته است مدنظر می باشد.
۲ـ۱٫ توابع تیر تیموشنکو
یک المان تیر کامپوزیت لایه ای دو گره ای یک بعدی به وسیله Lin و Zhang [۸] برای تحلیل جزء محدود تیرهای کامپوزیت از طریق بکارگیری توابع تیر تیموشنکو مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله توابع تیر تیموشنکو متعاقباً برای تحلیلی های غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ FRP / فولادی تحت شرایط آتش سوزی مورد استفاده قرار گرفته است. فرمول خیز w و چرخش q برای المان تیر کامپوزیت با طول L، پهنای b و بلندی h به شرح ذیل می باشد:
۲ـ۲٫ فرمول های جزء محدود پایه
فرض شود که نیروهای داخل صفحه ای صفر تلقی شده و جابجایی های داخل صفحه، که در آن تار خنثی موجود است، نیز برابر با صفر می باشد، بنابر این میدان جابجایی المان تیر می تواند در حالت ذیل در نظر گرفته شود:
۲ـ۳٫ کرنش و ماتریس کرنش
بردار کرنش خمشی المان و بردار کرنش برشی مرتبط را می توان به شرح ذیل بیان داشت:
۲ـ۴٫ کرنش و ماتریس کرنشی به واسطه خیز بزرگ
بردار کرنشی در هر نقطه سطح مقطع تیر کامپوزیت به واسطه خیز بزرگ می تواند شکل ذیل را داشته باشد:
۳- مدل های ماده وابسته به دما
۳ـ۱٫ بتن
تأثیر دما بر روی خواص مکانیکی بتن در بسیاری از مراجع مطرح شده به خوبی مشخص شده است [۲۴، ۲۶ ـ ۳۰]. برای بتن در حالت فشردگی، ارتباطات سازنده بتن با هر دو ویژگی ریز دانه های سیلیسی و ریزدانه های آهکی که در دستورالعمل یوروکد دو [۲۴] و یوروکد چهار [۲۸] عرضه شده است در مدل کنونی بکار گرفته شده اند.
۳ـ۲٫ فولاد و FRP
رابطه تنش ـ کرنش فولاد در هر دو حالت کششی و فشردگی در دماهای افزایش یافته در دستورالعمل یورودکد چهار [۲۸] ارائه گردیده و در این مقاله نیز مدنظر قرارگرفته است. ضرایب کاهش دما برای مقاومت تسلیم فولاد و مدول الاستیسیته در شکل ۲ و ۳ به ترتیب نشان داده شده است.
۴- تحلیل انتقال حرارت غیرخطی دو بعدی
توزیع حرارت در امتداد سطح مقطع تیر بتن آرمه بر مبنای کاربرد روش های جزء محدود بر حسب تحلیل انتقال حرارت غیرخطی در این مبحث مشخص گردیده است. سطح مقطع به تعدادی از المان های مستطیلی تقسیم شده و این مورد نیز فرض شده است که تیر بتن آرمه در معرض دمای بالا از سه طرف، همانگونه که در شکل ۴ نشان داده شده است، قرار گرفته است. دما در هر گره المان مستطیلی بر مبنای شرایط مرزی مشخص گردیده و همچنین زمان مواجهه حرارتی و یک روش ساده شده نیز جهت انتقال تحلیل دو بعدی به یک نتیجه تک بعدی مورد استفاده قرار گرفته است تا قابلیت انجام تحلیل ساختاری یک بعدی فراهم شود. در این روش، دما در نقطه میانی هر جزء مستطیلی بر مبنای دماهای گره ای محاسبه شده است.
۵- فرمول بندی های المان جزء غیرخطی
رویکرد مجموع لاگرانژی جهت فرمول بندی تحلیل جزء محدود غیرخطی و رویه های مربوط به راه حل بکار گرفته شده است. معادله جزء محدود غیرخطی به شرح ذیل بیان می گردد:
۶- اعتبارسنجی عددی
۶ـ۱٫ تحلیل جزء محدود غیرخطی تیر بتن آرمه ـ فولادی تحت استاندارد آتش سوزی ISO R834
تیر بتن آرمه فولادی (تیر ۱) بر مبنای نظرات Dotreppe و Franssen [۱۹] مورد آزمایش قرار گرفته و بر حسب ویژگی های Kodur و Dwaikat [۱۱] مدلسازی شده و متعاقباً مورد تحلیل قرار گرفته است. در مدل بخشی Kodur و Dwaikat [۱۱]، ارتباط لنگر ـ انحنا جهت دنبال نمودن پاسخ تیر بتن آرمه بکار گرفته شده است، که با توجه به مدل جزء محدود جاری در نظر گرفته شده است، و بر این مبنا از هشت المان تیر کامپوزیتی لایه ای بهره گرفته شده است. این تیر به سادگی دارای ویژگی های تقویتی با در نظرگیری ۶۵۰۰ میلیمتر طول، ۲۰۰ میلیمتر پهنا و ۶۰۰ میلیمتر عمق می باشد، و نهایتاً با سه میلگرد فولادی به قطر ۲۲ میلیمتر در بخش انتهایی و دو میلگرد فولادی به قطر ۱۲ میلیمتر در ناحیه فشردگی تقویت شده است. تاب فشردگی بتن و تنش تسلیم میلگرد مسلح به میزان ۱۵ MPa و ۳۰۰ MPa به ترتیب مشخص شده اند. بار خمش چهار نقطه ای ۶۵ kN به طور کلی بکار گرفته شده و بارگذاری حرارتی بر مبنای استاندارد ISO R834 با توجه به منحنی آتش سوزی اعمال شد. جزئیات سطح مقطع و سیستم بارگذاری در شکل ۵ نشان داده شده اند. منحنی دمایی وابسته به زمان برای میلگرد تقویتی در بخش مرکزی از مدل انتقال حرارت کنونی و رشد خیز در بخش میانه ـ دهانه با توجه به دمای افزایشی با استفاده از مدل جزء محدود کنونی حاصل آمده و با نتایج آزمایشی مقایسه شد [۱۹] و موارد حاصله از بررسی های Kodur و Dwaikat [۱۱] که شامل مدلسازی عددی می باشند نیز به ترتیب در شکل ۶ و ۷ نشان داده شده اند.
۶ـ۲٫ تحلیل جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت آتش سوزی با توجه به استاندارد ISO R834
دو تیر بتن آرمه ـ CFRP (تیر ۲ و ۳) (نشان داده شده در شکل ۸) به وسیله Rafi و همکاران [۴] تحت منحنی حرارتی استاندارد ISO R834 مورد آزمایش قرار گرفته و در این بخش از طریق بکارگیری المان تیر کامپوزیتی پیشنهادی مدلسازی شده است. هر دوی تیرها با دو میلگرد CFRP به قطر ۵/۹ میلیمتر به صورت طولی در ناحیه کششی و دو میلگرد فولادی به قطر ۸ میلیمتر در ناحیه فشردگی تقویت شده اند. یک پوشش بتنی ۲۰ میلیمتری در اطراف این تیر قرار داده شد. تاب نهایی و مدول الاستیکی میلگردهای CFRP برابر با ۱۶۷۶ MPa و ۹/۱۳۵ GPa به ترتیب نیز می باشند. برای میلگردهای فولادی، مقاومت تسلیم و مدول الاستیکی برابر با ۵۶۶ MPa و ۱۹۴ GPa گزارش شد. تاب فشردگی بتن تیر ۱ و تیر ۳ در روز آزمایش به ترتیب برابر با ۸۹/۳۵ MPa و ۲۲/۳۳ MPa گزارش شد. برای هر دو تیرها، ۴۰ درصد بارهای نهایی با توجه به دمای اتاق (۳۰ kN) بکار گرفته شد.
۷- مطالعات پارامتری رفتارهای سازه غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ FRP
با وجود آنکه عملکرد سازه ای تیرهای بتن آرمه ـ FRP در دماهای بالا به وسیله محققین قبلی مورد بررسی قرار گرفته است، مرجع مرتبط با رفتار سازه ای تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت تأثیر پارامترهای مختلفی قرار داشته و بنابراین شناخت دقیق آنها مشکل می باشد. از اینرو، تأثیرات پارامترهای مختلف نظیر ضخامت پوشش بتن، نوع آرماتور، و سطح بار بر روی رفتار سازه ای تیرهای بتن آرمه ـ FRP با استفاده از مدل جاری مورد بررسی قرار می گیرد.
۷ـ۱٫ تأثیر پوشش بتن بر روی رفتار سازه ای
به منظور بررسی تأثیر ضخامت پوشش بتن بر روی پاسخ خمشی تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت شرایط آتش سوزی، سه تیر بتن آرمه ـ CFRP (تیر ۳ ، تیر ۳ـ C1، تیر ۳ ـ C2) پوشش های بتنی ۲۰، ۱۰ و ۴۰ میلیمتری در ارتباط با استاندارد ISO 834 در زمینه آتش سوزی در مبحث جاری مورد آنالیز قرار می گیرد. روابط دما ـ خیز حاصل آمده از مدل جاری برای این سه تیر در شکل ۱۲ نشان داده شده است.
۷ـ۲٫ تأثیر نسبت بار بر روی رفتار سازه ای
نسبت بار به نسبت بار بکار گرفته شده در قیاس با بار نهایی تیر در دمای اتاق اشاره دارد. چهار تیر بتن آرمه ـ CFRP، تحت عناوین تیر ۳، تیر ۳ ـ L1، تیر ۳ ـ L2 و تیر ۳ ـ L3 ، با نسبت های بار ۴۰، ۳۰، ۵۰ و ۷۰ درصد به منظور بررسی تأثیر نسبت بار بر روی مقاومت تیر بتن آرمه ـ CFRP مورد بررسی قرار گرفته اند. شکل ۱۳ نشان دهنده نتایج حاصله از این تحلیل می باشد. مقاومت در برابر خیز و آتش تیرهای بتن آرمه ـ CFRP تحت تأثیر نسبت بار بکار گرفته شده می باشند. تیر ۳ ـ L3، که تحت بالاترین نسبت بار است، بیشترین خیز را از زمان شروع تا انتهای آتش سوزی در مقایسه با دیگر سه تیر مورد آزمایش تجربه می کند.
۷ـ۳٫ تأثیر نوع آرماتور بر روی رفتار سازه
خواص ماده میلگردهای FRP با توجه به انواع مختلف آنها متغیر می باشد، مخصوصاً به هنگامی که آنها در معرض دمای بالا قرار می گیرند. مطالعات انجام شده در زمینه خواص مواد FRP در دمای بالا تاکنون بسیار محدود بوده اند. با این حال، به واسطه مشکل FRP ها در برابر آتش، بررسی تیرهای بتنی تقویت شده با انواع مختلف میلگردهای FRP تحت شرایط آتش سوزی بسیار مهم تلقی می شود.
۸- نتیجه گیری
یک المان تیر کامپوزیتی دو گره ای یک بعدی و رویه های مربوط به تحلیل جزء محدود غیرخطی در این مقاله برای آنالیز جزء محدود غیرخطی تیرهای بتن آرمه ـ FRP و فولادی در شرایط ترکیبی مکانیکی و بارگذاری مربوط به آتش سوزی ارائه شده است. به جای مدل سازی مجزا، میلگردهای بتنی و تقویت شده به صورت همزمان در المان تیر کامپوزیتی پیشنهادی مدلسازی می شوند. جهت حاصل آوردن توزیع دمایی در سطح مقطع تیر بتن آرمه تحت شرایط آتش سوزی، روش جزء محدود غیرخطی دو بعدی جهت انجام تحلیل انتقال حرارت مورد استفاده قرار گرفته است. یک روش ساده شده نیز به منظور انتقال خواص مواد دو بعدی در تحلیل یک بعدی به منظور تطبیق مدل جزء یک بعدی مورد استفاده قرار گرفته است. تحلیل های جزء محدود غیرخطی متعاقباً به منظور آنالیز رفتار ساختاری تیرهای بتن آرمه ـ FRP و فولادی تحت شرایط آتش سوزی اعمال شده و مدل جزء محدود پیشنهادی و رویه های تحلیلی به نظر به عنوان یک ویژگی ساده، کارآمد و دقیق می باشند. تأثیرات پارامترهای مختلف نظیر ضخامت پوشش بتن ، انواع مختلف آرماتورهای FRP و سطح بار بر روی پاسخ خمشی تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت شرایط آتش سوزی نیز با استفاده از مدل جزء محدود جاری بررسی شده اند.
بر روی مطالعه پارامتری، یافته های اصلی به شرح ذیل خلاصه گردیده اند:
  1. ظرفیت مقاومت در برابر آتش تیرهای بتن آرمه ـ FRP با توجه به افزایش ضخامت پوشش بتن ارتقاء می یابد.
  2. انواع آرماتورها دارای تأثیر مهمی بر روی مقاومت در برابر آتش تیرهای بتن آرمه ـ FRP می باشند. تیر بتن آرمه ـ CFRP بهترین عملکرد را در برابر شرایط آتش سوزی در مقایسه با تیرهای بتن آرمه ـ GFRP و AFRP دارد. خیز تیر بتن آرمه ـ CFRP تحت شرایط محیطی و آتش سوزی به عنوان کمترین مورد در نظرگرفته شده است، ولی در عین حال زمان مواجهه با آتش طولانی تر می باشد.
  3. پاسخ خمشی تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت تأثیر نسبت بارگذاری کاربردی می باشد. تاب نهایی مواد برای تیر تحت نسبت بارگذاری بالاتر به صورت زودتر حاصل گردیده که خود سبب شکست یا خرابی زودهنگام و افزایش نرخ خیز می شود.
مباحث اندکی در ارتباط با ساختارهای بتن آرمه ـ FRP تحت شرایط دمایی بالا وجود دارند. نویسندگان پیشنهاد می نمایند که در این زمینه می بایست تلاش های بیشتری به منظور بررسی رفتار مکانیکی مواد FRP تحت شرایط آتش سوزی انجام شود. به علاوه، مطالعات بیشتری در خصوص رفتار جداشدگی بین بتن و میلگردهای FRP در دمای بالا نیز توصیه می گردد. با توجه به دسترسی به این داده ها، مدل جاری را می توان برای پیش بینی دقیقتر رفتار ساختاری تیرهای بتن آرمه ـ FRP تحت دماهای بالا ارتقاء داد.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.