کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها

کاربرد کامپوزیت‌های FRP در سازه‌های بتن آرمه و بررسی دوام آنها

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

خرید فایل

پایان نامه سازه‌های باز شونده و جمع شونده

پایان نامه سازه‌های باز شونده و جمع شونده

مقدمه

سازه‌های فضایی را می‌توان به عنوان برگی بر گرفته از طبیعت دانست، فرم‌های طبیعی از صلبیت فوق العاده ای برخوردارند واز حداقل مصالح برای حداکثر استفاده سازه ای بهره می‌گیرند ]1[ سبکی و نصب سریع، چند منظوره بودن، تنوع در شکل و طرح عدم نیاز به نیروی زیاد در مراحل نصب و برچیدن، سهولت حمل ونقل، قابلیت استفاده در ابعاد ودهانه‌های مختلف و ... از جمله عواملی می‌باشند که استفاده روز افزون این نوع سازه‌ها را در دنیای علم و فن آوری توجیه پذیر می‌سازند ]2[ توسعه قابل توجه سازه‌های فضا کار مرهون تلاش و فعالیت مهندسان نخبه دنیا در اواخر قرن نوزدهم می‌باشد. ]3[

گر چه در ابتدا هدف از بکار گیری سازه‌های فضا کار بعنوان سازه‌هایی موقت بود ولی در عمل از آنها به عنوان سازه‌هایی دائمی‌استفاده شد و به انواع مختلف و با مصالح متفاوت در کشورهای گوناگون طراحی و اجرا گردید.

تعریف سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده

یک سازه باز و جمع شونده تشکیل شده است از قطعات پیش ساخته یا المان‌هایی که می‌توانند باز و بسته شوند و در حالت‌های از پیش تعیین شده قرار بگریند ضمن این که توانایی تحمل بار را نیز دارند. ]4[

موارد کاربرد سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده

برای این که کاربردهای مختلف این نوع سازه‌ها را بررسی ‌کنیم ابتدا باید موارد نیاز و همچنین مزایای آنها در مقایسه با انواع سازه‌ها مورد مطالعه قرار بگیرد و سپس کاربردهای مختلف آنها ذکر شود.

مزایای سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده.

می‌توان بر اساس نحوه ساخت و استفاه مزایای زیر را برای این نوع سازه‌ها ذکر کرد

1- پیش ساخته بودن

2- سبک وکم حجم بودن

3- سهولت حمل ونقل

گنبدهای کروی ژئودزیک

پیدایش گنبد ژئودزیک و تکامل آن نقش موثری در کارهای پیشگامانه[1] داشته است از آنجا که این گنبد، بزرگترین چند وجهی افلاطونی است و نسبت به بقیه گنبدها به کره نزدیکتر است می‌توان از آن برای به حداقل رساندن اختلاف طول المان‌ها در گبندها استفاده کرد، گنبدهای باز شو در این موارد بوسیله تعویض هر ضلع چند وجهی وقطرهای آن با المان‌های قیچی سان که شرایط سازگاری را ارضا می‌کنند بدست می‌آیند ]14 [.

---

[1] Fuller

بررسی پارامترهای هندسی موثر بر رفتار سازه در حین باز و بسته شدن

در این قسمت شبکه‌های تخت متشکل از واحدهای چند ضلعی منتظم را در نظر می‌گیریم، از آنجا که سازه از بهم پیوستن تعدادی واحدهای منفرد تشکیل شده است می‌توان برای تعیین پارامتر‌های هندسی موثر بر ساختار سازه بجای کل سازه، یک واحد منفرد آنرا مورد بررسی قرار داد برای این کار یک واحد چند ضلعی منتظم به عرض 2 متر و ارتفاع 1 متر در گوشه‌ها انتخاب می‌کنیم و با تغییر در نسبت‌های اضلاع آن واحدهای متعددی را مورد بررسی قرار می‌دهیم یکی از ساده ترین این روش‌ها که توسط فرهاد پور در سال 1995 میلادی انجام شد در شکل (2-2-1) نشان داده شده است در این شکل گره تحتانی مرکز واحد ثابت نگه داشته شده و گره فوقانی آن به سمت بالا حرکت می‌کند.

فهرست مطالب

فصل اول

1-1 مقدمه 1

1-2 تعریف سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده 2

1-3 موارد کاربرد سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده 2

1-3-1 موارد نیاز به سازه‌های باز شونده و جمع شونده 2

1-3-2 مزایای سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده. 2

1-3-3 موارد استفاده 3

1-4 مکانیزم‌های مختلف در سازه‌های باز شونده و جمع شونده 4

1-4-1 مکانیزم‌های چتری 4

1-4-2 مکانیزم المان‌های تا شونده مفصلی (زانویی) 5

1-4-3 مکانیزم المان‌های قیچی سان 5

1-4-4 مکانیزم کشویی 5

1-4-5 سازه‌های باد شده با هوا 6

1-4-6 مکانیزم سازه‌های تا شونده صفحه ای 6

1-5 بافتار مختلف در سازه‌هایی باز شونده و جمع شونده 6

1-5-1 سازه‌های خطی 7

1-5-2 شبکه‌های تخت 7

1-5-3 شبکه‌های بلوری 7

1-5-4 چلیک استوانه ای با نقش دو طرفه 8

1-5-5 چلیک استوانه ای با نقش سه طرفه 9

1-5-6 گنبدهای کروی با نقش دو طرفه 9

1-5-7 گنبدهای کروی با نقش سه طرفه 10

1-5-8 گنبدهای کروی با المان‌های قیچی سان 3 لولایی 10

1-5-9 گنبدهای کروی ژئودزیک 11

1-5-10 سایر انواع سازه‌های باز شونده و جمع شونده 11

1-6 طرح گره‌ها و اتصالات و روش‌های باز و بسته کردن سازه 11

1-7 تاریخچه سازه‌های فضا کار باز و جمع شونده 12

1-8 نمونه‌هایی از سازه‌های جمع شونده و باز شونده از سراسر دنیا 12

2-1 طراحی هندسی سازه های فضایی بازشونده وجمع شونده 16

2-1-1 اصول کلی و روابط هندسی 16

2-1-2 طراحی هندسی در شبکه‌های فضایی تخت مشکل از واحدهای چند ضلعی منتظم 17

2-2 رفتار سازه های باز شونده و جمع شونده در مرحله باز و بسته شدن 23

2-2-1 بررسی پارامترهای هندسی موثر بر رفتار سازه در حین باز و بسته شدن 23

2-2-2 تغییرات کمیت‌های سازه ای در حین جمع شدن سازه 26

2-2-3 پارامترهای موثر بر رفتار غیر خطی سازه در حین باز شدن 27

2-3 تحلیل و طراحی 32

2-3-1 روند آنالیز ماتریسی سازه‌های باز شونده و جمع شونده 32

2-3-2 روند طراحی سازه‌های باز شونده و جمع شونده 39

2-3-3 طرح المان‌های کابل و میله 39

2-3-4 طرح المان‌های قیچی سان 40

2-4 بهینه یابی سازه های بازشونده و جمع شونده 41

2-4-1 فرآیند طراحی بهینه 41

2-4-2 رابطه سازی مسائل بهینه یابی 41

2-4-3 رابطه سازی سازه فضا کار باز شونده و جمع شونده 42

2-4-4 متغیرهای از پیش تعیین شده 43

2-4-5 متغیرهای طراحی 43

2-4-6 تابع هدف 43

2-4-7 قیدهای طراحی 43

2-4-8 نمودار جریان بهینه یای وزن سازه تاشو 45

2-4-9 روش‌های نو در بهینه سازی 45

2-4-9 روش‌های نو در بهینه سازی 46

2-5 کارهای آتی و زمینه‌های تحقیق آینده 47

منابع 48

خرید فایل

دانلود مقاله کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی

    کنترل فعال متمرکز و نامتمرکز سازه‌های بلند در حالت سه بعدی با پسخورجابجایی و سرعت       نیاز به ترازهای ایمنی بالاتر در سازه‌های بااهمیت، تامین پایداری و ایجاد محدودیت‌هایی در خصوص میزان لرزش به لحاظ احساس ایمنی ساکنین در سازه‌های بلند از اهداف اصلی طراحان و مهندسان عمران می‌باشد. در این گونه سازه‌ها بکارگیری سیستم‌های کنترل ارتعاشات سازه‌ای به صورت فعال و غیرفعال مرسوم بوده و برخی از آنها نیز کاربردی شده‌اند. در این مقاله کنترل متمرکز سازه‌های بلند تشریح شده و در خصوص نامتمرکز کردن این کنترل به گونه‌ای که بر رفتار کلی سازه تاثیر مثبت داشته باشد، پژوهش گردیده است. در این پژوهش سازه به صورت سه بعدی مدل شده و الگوریتم کنترل فعال بهینه لحظه‌ای، با پسخور جابجایی و سرعت جهت حل معادلات کنترل استفاده شده اس ...

دانلود مقاله راهکارهای کاهش مصرف سیمان در سازه‌های آبی

راهکارهای کاهش مصرف سیمان در سازه‌های آبی   فرمت : Doc , PDF تعداد صفحات : 14       چکیده کاهش مصرف سیمان علاوه بر صرفه اقتصادی، موجب کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و آلودگی محیط زیست خواهد شد. در مقاله حاضر راهکارهای اجرائی، کیفیت سنگدانه‌ها، سیمان، نحوه ارائه طرح اختلاط مناسب و استفاده از افزودنی‌های پودری معدنی و شیمیایی به منظور کاهش مصرف سیمان مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش دقت در ساخت بتن با بررسی عوامل درون و برون کارگاهی، استفاده از سنگدانه‌های با دانه‌بندی، شکل و بافت مورد نظر، ایجاد کارائی بهتر با توجه به نوع دانه‌بندی سنگدانه‌ها، استفاده از سیمان‌های خاص و با رده مقاومتی بالاتر و همچنین استفاده از کاهنده‌های آب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. ...

دانلود مقاله راهکارهای کاهش مصرف سیمان در سازه‌های آبی

راهکارهای کاهش مصرف سیمان در سازه‌های آبی   فرمت : Doc , PDF تعداد صفحات : 14       چکیده کاهش مصرف سیمان علاوه بر صرفه اقتصادی، موجب کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و آلودگی محیط زیست خواهد شد. در مقاله حاضر راهکارهای اجرائی، کیفیت سنگدانه‌ها، سیمان، نحوه ارائه طرح اختلاط مناسب و استفاده از افزودنی‌های پودری معدنی و شیمیایی به منظور کاهش مصرف سیمان مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش دقت در ساخت بتن با بررسی عوامل درون و برون کارگاهی، استفاده از سنگدانه‌های با دانه‌بندی، شکل و بافت مورد نظر، ایجاد کارائی بهتر با توجه به نوع دانه‌بندی سنگدانه‌ها، استفاده از سیمان‌های خاص و با رده مقاومتی بالاتر و همچنین استفاده از کاهنده‌های آب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. ...