axis 0
۱۱.۸
۱.۰۰
axis 20
۱۰.۴
۰.۸۸
axis 60
۸.۰
۰.۶۸
axis 90
۷.۳
۰.۶۲
شکل۴-۲۴ نمودار تغییرمکان وسط دال شماره ۵ با آرایش ۲۰deg به ازای جهات مختلف فیبر
فصل پنجم
بحث و تفسیر و نتیجه گیری و جمع بندی
۵-۱ نتایج
در این پایان نامه یک مطالعه پارامتریک اجزا محدود بر روی رفتار دال های بتن مسلح که به اشکال مختلف با لایه های کامپوزیت های پلیمری کربنی (FRP) در مقابل انفجار مقاوم سازی شده اند انجام شد. برای رسیدن به یک آرایش مناسب و یک حجم مصرفی مناسب(FRP) که هم عملکرد سازه ای مطلوبی را نتیجه دهد و هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد بیش از ۱۰۰ مدل اجزا محدود دال بتنی با ابعاد گوناگون شامل(۲۴۰۰x600، ۲۴۰۰x1200، ۱۸۰۰x1200، ۱۲۰۰x1200 و ۲۴۰۰x1800) در نرم افزار آباکوس مدلسازی و تحت بارگذاری انفجار قرار گرفت. چند نوع آرایش پیشنهادی برای مقاوم سازی دو طرفه(نصب FRP در بالا و پایین دال) پیشنهاد شد. این آرایش ها بصورت نصب(FRP) در راستای طولی، بصورت طولی و عمود بر آن(۰-۹۰) ، با زاویه ۲۰ درجه نسبت به امتداد طولی دال(۲۰deg) و با زاویه ۴۰ درجه نسبت به امتداد طولی دال(۴۰deg). همچنین جهت برآورد کارایی(FRP) بر مقاومسازی دالها حجم مختلفی از این مصالح با افزایش تعداد لایه های بکار رفته بررسی و میزان تاثیر افزایش لایه ها بر عملکرد سیستم ارزیابی شد. در نهایت تاثیر امتداد فیبرها به عنوان عنصر اصلی باربر که وظیفه سختی و مقاومت کامپوزیت را بر عهده دارند مورد بررسی قرار گرفت. بطوری که مدل های مختلفی از دال با(FRP) که در آن جهت فیبر در هر مدل نسبت به امتداد طولی لایه(FRP) تغییر می کرد ساخته و تحلیل شد تا بهترین امتداد فیبر برای استفاده در فرایند ساخت این مصالح در کارخانه جهت مقاومسازی خمشی دالهای بتن مسلح بدست آید.
نتایج مطالعات عددی انجامگرفته به این شرح است:
- تحلیل های انجام شده در این پایان نامه نشان داد که نحوه آرایش لایه های(FRP) تاثیر زیادی بر عملکرد دالها تحت بار انفجاری دارد. با بررسی هندسه های گوناگونی از لایه چینی(FRP) جهت مقاومسازی معلوم شد بهترین عملکرد مربوط به نوع آرایش ۲۰deg(20 درجه) می باشد. دلیل این مسئله را می توان به سطح وسیعتری که نمونه ۲۰deg تحت پوشش خود قرار می دهد نسبت داد. در واقع زمانی که از آرایش ۲۰deg استفاده می کنیم سطح وسیع تری از ناحیه مرکزی دال توسط نوار کامپوزیت محصور شده و موجب افزایش سختی و مقاومت در آن ناحیه می شود و لذا تغییرمکان دال را کاهش می دهد. پس از این نوع آرایش مدل ۰-۹۰ پاسخ بهتری را موجب می شود.
- همچنین میزان آسیب ایجاد شده در دال با آرایش ۲۰deg عموما کمتر از سایر وضعیت های بکارگیری کامپوزیت بوده است. پوشش بخش وسیعتری از ناحیه میانی دال که بخاطر تغییرمکان حداکثر در معرض آسیب بیشتری نیز قرار دارد می تواند دلیلی برای عملکرد مناسب مدل ۲۰deg قلمداد شود.
- تحلیل ها نشان داد لایه های کامپوزیت سبب افزایش محصورشدگی در دال ها شده و میزان تنش قابل تحمل را در آن بالا می برند. جذب انرژی در دال های با محصورشدگی ضعیف تر به ناچار باید از طریق تغییرشکلهای بیشتر صورت پذیرد. بیشترین تنش در دالهای بررسی شده با آرایش ۲۰deg و کمترین تنش در دال با آرایش ۰deg ایجاد شد. بنابراین آرایش ۲۰deg ظرفیت تحمل بار را در دال افزایش می دهد و موجب تحمل تنش های بیشتری در آن شده است و در نتیجه با توجه به اینکه میزان بار(و در نتیجه انرژی) وارده به همه دال ها یکسان است سایر آرایش ها که تنش کمتری را نتیجه می دهند مجبور به تحمل تغییرشکلهای بزرگتری خواهند شد.
- با افزایش تعداد لایه ها میزان تغییرمکان ایجاد شده در دالها کاهش می یابد. در این پایان نامه تعداد لایه های از ۱ عدد تا ۵ لایه افزایش یافت تا میزان تاثیر تعداد لایه مشخص شود. نتایج نشان داد با افزایش تعداد لایه از ۱ به ۲ و از ۲ به ۳ به ترتیب تا ۵۰% و ۲۳% کاهش تغییرمکان را شاهد هستیم. اگرچه می توان دید هرچه تعداد لایه ها بیشتر می شود ظرفیت باربری سیستم نیز افزایش می یابد اما پس از ۳ لایه، افزایش تعداد لایه ها کارایی چندانی ندارد(حدود ۱۱% برای ۴ و ۷% برای ۵ لایه) و با توجه به هزینه اضافی انجام شده نتیجه چندان مطلوب تری نسبت به قبل بدست نمی آید. لذا پیشنهاد می شود حداکثر تعداد لایه ها جهت مقاوم سازی از ۳ عدد تجاوز نکند.
- در صورت استفاده از یک لایه سرتاسری در بالا و پایین دال یک طرفه (تکیه گاه در یک راستا قرار دارد) بهتر است فیبرهای لایه(FRP) عمود بر امتداد طولی (در راستای تکیه گاه) قرار گیرد. زیرا با توجه به اینکه در این دالها باربری، در امتداد عمود بر تکیه گاه ها صورت می گیرد، چنانچه جهت فیبر عمود بر تکیه گاه باشد نوار(FRP) همانند یک تیر در مقابل تغییرمکان دال مقاومت کرده و از تغییرشکل آن می کاهد. نتیجه مشابهی برای کامپوزیت های لایه ای ۲۰ درجه که به عنوان هندسه بهینه در مقاوم سازی دال شناخته شدند حاصل شده است.
۵-۲ پیشنهادات
به منظور بررسی جامعتر و دقیقتر رفتار دالهای مقاومسازی شده تحت بار انفجار پیشنهادهایی برای انجام پژوهشهای آینده ارائه می شود:
- نتایج مطالعه حاضر می تواند کمک زیادی به طراحان و مسئولان امر بهسازی و مقاوم سازی نماید. اما از آنجا که مطالعه حاضر بصورت عددی به این مسئله پرداخته توصیه می شود یک مطالعه آزمایشگاهی جامع در این خصوص انجام گیرد تا بتوان فهم دقیق تری از رفتار دالها تحت آرایشهای گوناگون پیشنهادی در این پایان نامه، بدست آید.
- رفتار دالهای دارای بازشو تحت بررسی قرار گیرد. با توجه به اینکه بسیاری از سقف ها دارای بازشو هستند مقاوم سازی آنها به صورت ساده (همانند آرایش های پیشنهادی این تحقیق) به عنوان یک نیاز مهم مطرح می شود. لذا می توان به عنوان یک موضوع تحقیقاتی، رفتار این گونه دالها را تحت وضعیت های هندسی ممکن برای آرایش(FRP) مورد بررسی قرار داد.
- در این مطالعه صرفا به مطالعه عددی دالهای مقاوم سازی شده به صورت اجزا محدود پرداخته شد. پیشنهاد می شود یک مطالعه تحلیلی جامع برای دالهای دارای ارایش های گوناگون(FRP) به عنوان یک کامپوزیت لایه ای جهت براورد میزان تغییرمکان ایجاد شده و میزان باربری آنها جهت استفاده آسان برای مقاصد طراحی انجام گیرد.
مراجع
۱. بهشتیان نیما،سروش نیا سهیل / ۱۳۹۱ /کامل ترین مرجع کاربردی /ABAQUSانتشارات نگارنده دانش.
۲.حصاری امین محمد،سرداری هاتف،لطف الهی یقین محمد علی/۱۳۸۶/مدل سازی و آنالیز با نرم افزار ABAQUS /انتشارات فروزش.
۳. زهرهوند/جواد/۱۳۹۰/ بررسی عددی رفتار تیرهای عمیق بتن مسلح دو سر ساده دارای بازشو/ پایان نامه کارشناسی ارشد سازه/ دانشگاه تربیت مدرس تهران.
۴.عابدی کریم/ ۱۳۷۷ /روش های عناصر محدود/انتشارات دانشگاه صنعتی سهند.
