بررسی ظرفیت شکل پذیری ستون‌های بتنی تقویت شده با الیافCFRP

Abstract

هدف از این تحقیق، بررسی ظرفیت شکل پذیری ستون های بتنی تقویت شده با الیاف CFRP است. بدین منظور پس از ارائه تعاریف کلیدی و مروری بر تحقیقات انجام شده، المان‌ها و مدل‌های رفتاری بتن، FRP و میلگردها در نرم افزار مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آن نحوه مدل سازی شرح داده شده و ضمن بررسی و مقایسه با کارهای آزمایشگاهی، مدل مورد نظر صحت سنجی شده است. پس از کالیبره کردن نتایج نرم افزار با نتایج ارائه شده توسطOzcan و همکارانش ، تأثیر طول و ضخامت دور پیچ بر شکل پذیری جابجایی و ظرفیت چرخشی ستون مورد نظر بررسی شده است. بدین ترتیب که ستون هایی با شرایط بدون CFRP ، یک و دو لایه دور پیچ CFRP با طولهای مختلف توسط نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS مدل شده و برای هر ستون میزان کرنش به‌ وجود آمده در نقاط مختلف CFRP استخراج گردیده و منحنی برش پایه- تغییر مکان انتهای ستون ها و شکل پذیری جابجایی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین میزان انحناء در نقاط مختلف در طول ستون و لنگر ایجاد شده در پای ستون به دست آمده و سپس مقایسه ای بین نتایج به دست آمده با روابط تحلیلی ارائه گردیده است. در ادامه طول مفصل پلاستیک و دوران ایجاد شده در پای ستون ها محاسبه شده ونیز تأثیر طول و ضخامت دور پیچ CFRP بر ظرفیت چرخشی ستون ها مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین به منظور بررسی تأثیر طول و ضخامت دورپیچ بر عملکرد لرزه ای ستون‌ها، بر اساس روش ATC40 در برآورد نقطه عملکرد، طیف ظرفیت ستون ها و نیز طیف طلب زلزله با کمک دستورالعمل مذکور محاسبه شده و با تبدیل منحنی طلب زلزله و ظرفیت به مختصات طیف ADRS، از تلاقی این دو منحنی، نقطه عملکرد ستون ها به دست آمده است. سپس جهت تعیین معیارهای کمی پذیرش برای روشهای غیر خطی- ستون بتن مسلح دورپیچ شده با CFRP بازای طول و ضخامت مختلف دورپیچ، بر اساس نتایج مدل سازی، میزان انرژی زایل شده در هر ستون محاسبه گردیده و از آنجا مقادیر حداکثر زاویه دوران پلاستیک ستون‌ها به دست آمده است. در نهایت به منظور تعمیم نتایج حاصل در موارد مشابه جهت به دست آوردن معیارهای کمی پذیرش بازای سطوح عملکردی مختلف، رابطه ای کاربردی پیشنهاد گردیده است.