شماره تلفن : 09307584802

خانه ژورنال دانشجویان ایران

Iranian Students Article House

بررسی آزمایشی ستون های تقویت شده با لوله های مرکب

 

Experimental study of a circular concrete column reinforced with a composite tube

DOI: https://doi.org/10.1016/S0266-3538(01)00089-6

October 2001

Abstract

This paper presents the preliminary results of a study of a composite-tube-reinforced concrete column. In such a column, the plain concrete was cast inside the prefabricated composite tube with no steel reinforcement. Two circular conventional reinforced concrete columns, as reference specimens, and three glass-fiber composite tube columns have been tested under quasi-static loading. The three-dimensional strain and horizontal displacement were measured with rosette strain gauges and LVDTs, respectively, while the micro-crack and failure processes were monitored by means of acoustic emission (AE). The objective of this test is to assess the mechanical behaviour (strength, ductility) of concrete columns reinforced with the glass-fiber composite tube. The composite-tube-reinforced concrete column shows greatly enhanced seismic resistance as compared to the conventional reinforced column. Hence, there is great future potential for the use of such structures in seismic regions.

Keywords: Composite tube, Pseudo static loading, Ductility, Acoustic emission, Source location

 

 

بررسی آزمایشی ستون های تقویت شده با لوله های مرکب

 

چکیده
این تحقیق نتایج مقدماتی از بتون تقویت شده مرکب را نشان می دهد در چنین ستونی بتون ساده در لوله از پیش ساخته بدون هیچ تقویت فلزی به شکل قالب در آورده شده است ۲-ستون بتون مسلح چرخشی۳-ستون فایبر کلاس تحت بارگیری شبه ایستابرسی شدند فشار۳بعدی و جایگزینی افقی با مقیاس های فشار و LVDTSاندازه گیری شدند در حالی که ترک های ریز و پردازش های ناموفق به وسیله AE مانیتور شدند. هدف این تست ارزیابی استحکام و رسانایی ستون ها ی بتون مسلح با ترکیب فایبر گلاس است ستون های بتون مسلح لوله ای مقاومت ارتعاشی تقویت یافته در مقایسه با ستون تقویت شده قدیمی رانشان می دهد بنابراین پتانسیل بالقوه ای برای استفاده از چنین ساختارهایی در نواحی زلزله خیز وجود دارد .

کلمات کلیدی: لوله مرکب،بارگیری شبه ایستا ، رسانایی ، خروج صدا (نشرصدا) ، موقعیت منبع

مقدمه
به طور کلی تشخیص داده شده که ترکیب های فایبری نسبت های استحکام وزن بالاتری نسبت به مصالح قدیمی دارند با استفاده از لوله های فایبری به جای لوله های فلزی نقض هایی مثل خرابی الکتروشیمی می تواند حذف شود دیگر فواید شامل استحکام بالا،جذب انرژی زیاد و رسانایی تقویت یافته هستند.
این لوله با هسته به سه طریق واکنش نشان می دهد:
۱-آن هسته را محدود می کند بدین وسیله استحکام فشردگی و رسانایی اش تقویت می شود.
۲-آن استحکام اضافی برای این هسته فراهم می کند.
۳-با توجه به استحکام پیوستگی با بتون و سختی اشدر مسیر محوری آن بعضی از سطوح ترکیبی را افزایش می دهد.
پوشش ها به طور موفقیت آمیزی در میدانretrofitازستون های بتون مسلح قدیمی استفاده شدند ستون های تقویت شده با پوشش های فایبری بررسی شدند و یک تحقیق پارامتری انجام شده است که آن برای برسی اثرات پارامترهای طراحی مختلف مثل تقویت ضخامت و فضای تسمه ها است. مکانیسم ناموفق لرزشی را می توان با retrofitیا با فایبر گلاس و فایبر کربن از بین برد علاوه براین selible،xiao،wuآزمایشاتی را با استفاده از پوشش های مرکب از پیش ساخته باretrofitیاستون های بتون مسلح انجام دارند.
گرچه استفاده از لوله ها برای ساخت ستون های بتونی یک روش خلاق برای ساختارهای جدید است لوله ها به صورت پوشش های محافظت و تقویت موجی عمل می کنند در این تحقیق ما عملکردمکانیکی را ارزیابی کرده ایم به ویژه برای رسانایی ستون بتون مسلح با لوله فایبر گلاس تحت بارگیری چرخه ای این تحقیق نشان می دهد که لوله می تواند یک تناوب اقتصادی و مناسب برای تقویت ارتعاشی این نوع از ستون های استاندارد باشد علاوه بر این ACاطلاعات متصدی را برای ارزیابی پردازش آسیب دو نوع ستون تحت بارگیری شبه ایستا فراهم می کند .

۲-برنامه آزمایشی
۱-۲انواع تست
ستونهای بتون مسلح چرخه ای ۳۰۰mm*1500mmآماده شدند۲-ستون بتونی قدیمی به صورت طولی با ۴میله فلزی درنسبت تقویت طولی ۵/۳درصد تقویت شدند طول فلز۵۰۰mpaاست و قدر مطلق آن ۲۰۰gpaاست.
در این نوع ستون میله های فلزی به صورت رکاب ها با فضای ۱۰۰mmاستفاده شدند ۳-ستون بتون مسلح بدون تقویت فلز آماده شدند این لوله استحکام۲۷۰mpaوقدرمطلق۲۳/۳gpaدارد میانگین ضخامت لوله۱۰mmباچندین لایه فایبر گلاس در زاویه های مختلف است همه ستون ها در عمق ۴۰۰mmبه حالت مستطیلی دارای ۴میله فلزی با نسبت تقویت ۵/۲درصدهستند ستون بتون مسلح قدیمی و ستون بتون مسلح جدیدبرای داشتن یک مقاومت محوری طراحی شدند.

۲-۲آزمایش و ابزار
این تست برای برسی جمع آوری های پایه ستون برای بار محوری ثابت و بار جانبی چرخه ای طراحی شدند ۲-سیستم بار مستقل برای به کار بردن این بار استفاده شد در ابتدا بار محوری ۱۱۰۰knبرای این تست به وسیله سیستم بارگیری محوری به کار برده شد این بار برای شبیه سازی بار ذره برروی ستون ها به کار برده شد نیروهای جانبی به وسیله یک محرک هیدرولیکی .

Mts-400knنصب شده برروی دیوار بکار برده شدند ضربه محرک ۲۰۰mm،۱۰۰mmمثبت و۱۰۰mmدر مسیر منفی است.
هر ستون برای مراقبت از جابه جایی بکار رفته و بارهای پاسخ دهنده فشار و از شکل افتادگی جانبی در ارتفاع این ستون استفاده شده است ۵نوع دستگاه برای اندازه گیری کمیت های مختلف به کار برده شده است ای نها شامل موارد زیر هستند.
۱-سطوح مدرج و ترانسفورماتور جابه جایی محرک ها
۲-LVTSنصب شده برروی سطح سطوح بتون برای جابه جایی
۳-مقیاس های فشار مقاومتالکتریکی با لوله فایبر گلاس برای اندازه گیری خرابی
۴-AEبرای نظارت برگسترش ترک در این نمونه
۵-مثبت های فتوگرافی از ترک ستون و طراحی های ناموفق
برای ستون های بتون مسلح هر دویس کنترل بار و حالت های کنترل جابه جایی استفاده شدند در این تست ها برای ستون های بتون مسلح تنها روش کنترل جابه جایی استفاده شده است بعد از اینکه حداکثر بار عمودی به کار برده شده نیروی جانبی در مسیر رو به جلو و رو به عقب انجام گرفت حلقه های هسیتریک از بارهای جانبی در مقابل جابه جایی ستون در تقاضای بار ترسیم شد.

۳-نتایج تست و بحث
۱-۳پاسخ بار در مقابل جانشین سازی
گره های هسیتریک بار جایگزینی جانبی برای بتون مسلح با تقویت مداوم در شکل ۲ترسیم شده است این تست ها نشان دادند که ستون مسلح گره های هسیتریک و کاهش در ظرفیت حمل جانبی یافت شد این ستون در یک جابه جایی حول ۴۰mmشروع به خراب شدن کرد.
نتایج این تست از ک ستون بتون مسلح نشان داد که این بتون با استحکام۳۰mpaمی تواند در یک عملکرد رسانایی تحت بارهای محور بالا عمل کند اگر تقویت مناسب فراهم شود.

پاسخ جانبی از ستون های چرخه ای تقویت شده فایبر گلاس یک پیشرفت با گره های هسیتریک و جذب انرژی بالا را نشان می دهد هیچ علامتی از کاهش ساختاری ستونهای GRPتقویت شده مرتبط با خرابی پیوستگی میله ها در حداکثر جابه جایی وجود ندارد حداکثر بار جانبی ۵۰knبرای ستون های فایبر گلاس ذکر شد.

این مقدار تقریبا ۴۳درصد بالاتر از ستون های بتون مسلح قدیمی بود برسی های بالا نشان دادند که ارتعاش ستون با استفاده از پوشش فایبر گلاس کاهش می یابد همان طور که با پاسخ های هسیتریک بهبود یافته ثابت شدند و رسانایی ستون بتون مسلح افزایش یافته است افزایش حداکثر بار جانبی برای ستون بتون تقویت شده با لوله مرکب فایبر گلاس بالاتر از ستون بتون مسلحبا میله های فلزی بودکه می تواند به فشار محدود نسبت داده شود در ستون های بتون مسلح تقویت های طولی در مقایسه با ستون های تقویت شده با GRPکمتر بودند فاکتورهای نسبت داده به این پیوستگی ناکافی در میله های تاه خورده بودند.

۲-۳مکانیسم ترک خوردن و خرابی
به دلیل پایه ستون قوی اکثر ترک خوردگی ها در ستون بتون مسلح قدیمی در زیر ستون ساخته شدند تغیی اولیه در عملکرد ستون بتونی در ناحیه لولای پلاستیکی در جابه جایی ۱۵-۳۰mmرخ داد در این قسمت بتون و میله ها تقویت شروع به خم شدن کردند.
همان طور که در شکل ۳نشان داده شده پایه ستون فایبر گلاس یک پاسخ هسیتریک رسانایی با جابه جایی جانبی۷۸mmتوسعه داد اگرچه این بتون پاسخ هسیتریک عالی برای ترک های زیاد و نقض ها در پایه ستون نشان داداین پدیده نشان داد که نقض در نوع تقویت یافته مرکب به وسیله نقض اتصال پایه ستون /ستون باعث شده است .

۳-۳مشاهدهAEو تجزیه و تحلیل
بوجود آمدن ترک نیز در این نوع با استفاده از تکنیک AEمشاهده شد تکنیکAEیک روش غیر مخرب است. آن بر شناسایی فشار بوجود امده با آزادسازی انرژی به علت ایجاد ترک های ریز متکی است .
فعالیت هاAEمی توانند پردازش آسیب دیدن در یک نوع فشرده را منعکس کند تکنیک AEبرای سال های زیادی در برسی آسیب و ترک های ریز در بتون به علت توانایی اش برای شناسایی ترک های ریز به کار رفته است.

چندین راه برای توصیف عملکرد و مصالح بر مبنای AEوجود دارد برای مثال فعالیت های AEبرای پیشگویی آسیب ها در بتون استفاده شدندموقعیت منبع AEمی تواند بر مبنای اختلافات زمانی در میان سیگنال های مثبت شده تعیین شود که برای نظارت بر مکان ترک ریز در بتون و بتون مسلح فایبر تحت فشار غیر محوری به وسیلهliوshahاستفاده شده است این تکنیک ها در این تحقیق برای ارزیابی ترک های ریز ستونی بتون مسلح فلزی استفاده شدند.
۴-۳سیستم اندازه گیریAE
سیستم اندازه گیری AEدرشکل۵نشان داده شده است AEبا استفاده از ۶کانال مجهز به AEدر حال دیده باقی بود ترانسفورماتور استفاده شده از کریستال piezoelectrieساخته شد و ترانسفورماتورpztنامیده شدند.
سیستم صوتی با استفاده از کامپیوتر کنترل شده است اطلاعاتAEمنتقل شدند به محض شناسایی بر روی دیسک ذخیره شدند این سیگنال ها در حال نمایش بر روی صفحه کامپیوتر برای دیده بانی پردازش تست بودند.

۵-۳پخش رخدادهای AE
نحپش رخدادهای AEدر شکل۶نشان داده شده ستون بتون مسلح قدیمی برای هر دوی کنترل بار و کنترل جابه جایی استفاده شده است همان طور که در شکل ۶ نشان داده شده زمان۲۷۱برای نقطه انتقال قرار می گیرد که تنها چند رخداد AEثبت شد طوریکه این نیز و قبل از اینکه کنترل جابه جایی رخ دهد صفر بود تعداد رخدادهای AEبه زمانی نسبت داده شدند که جابه جایی صفر بود.

شکل ۷یک افزایش از فعالیت های AEدر هر دوی مقدار حداکثر و میزان کل نشان می دهد چند فعالیتAEدر مراحل ۲و۳مثبت شدند طوریکه جابه جایی نسبتا کوچک بود اگرچه میزان زیادی از فعالیت AEبزرگتر از ستون تقویت قدیمی مثبت شدند این به مکانیسم ناموفق بین این دو نوع نسبت داده شده استاین سیگنال ها از پایه ستون می ایند که ترتنسفورماتور در آن قرار داده شده است برای ستون بتون مسلح قدیمی لولای پلاستیکی در اتصال پایه ستون به صورت یک نمتد از شکست نهایی تشکیل شده و هیچ شکافی برروی پایه ستون مشاهده نده است در عوض شکاف های درشت برروی پای ستون در مرحله نهایی تست مشاهده شدند.
در شکل۸اختلاف در رویدادهای AEبرای سطوح بار متفاوت می تواند به آسانی تشخیص داده شود چیزی که می تواند دیده شود این است که حداکثر تعداد رویدادهای AEهمیشه در اولین چرخه برای سطوح بار مختلف ظاهر می شوند چهر میزان حداکثر در ۱۰،۲۰،۳۰،۴۰knدیده شده است این دلالت بر این دارد که ترک ها در پایه ستون به شدت زیاد می شوند زمانیکه یک سطح بار جدید بدست آورده شود.
مقایسه حداکثر رویدادهای AEبا مقادیر حداکثر دیواره بارها در تصادم هستند رویدادهای AEدر حداکثر بار در یک سطوح بار مثبت شدند ما می توانیم به راحتی بفهمیم کا از آنجائیکه این نوع برای شدیدترین شرایط دربارقله هستند تعداد بیشتری از فعالیت های AEنسبت به پایداری بار در مسیر برگشتی بوجود آورند.

۶-۳تاثیرkaiser
تاثیر kaiserمی تواند در نتایج تست دیده شود آن با نگاه کردن در فعالیت AEدرچرخه های تکرار شده در همین سطح بار و جابه جایی ارزیابی شده است شکل های ۶-۹اثر kaiserرا در بتون مسلح نشان می دهد
برای مثال شکل ۹،۵مسطح جابه جایی را برای ستون فایبر گلاس تحت کنترل جابه جایی نشان می دهد هر سطح ۳چرخه تکرار شده دارد اگر سطحجابه جایی برای هرچرخهثابت باشد سپس این بار برای تولیدجابه جایی در چرخه بعدی یا مساوی یا کمتر از بار نیاز شده در چرخه بعدی است بنابراین هر حادثه ثبت شده در دومین یا سومین چرخه باید در یک سطح کوچکتر یا مساوی با حداکثر چرخه اولیه رخ داده باشد تعداد حوادث برای چرخه بعدی روبه کاهش است.

۷-۳مکان منبع
موقعیت منبع AEبا استفاده از اختلافات زمانی در موجpشناسایی شده با ترانسفورماتورpztتعیین شده است اکثر روش های پیشنهاد شده قبلی احتیاج به یک pwدارند برای مثال این سرعت ممکن است محدود باشد اگرچه برای مصالحی مثل بتون سرعت موج به علت ناهمگامی ثابت نخواهد شد.

بنابر این الگوریتم پیشنهاد شده به وسیلهliوshahفواید زیادی را در بر دارد.
برای تقاضای۳-Dعملکرد خطا به صورت زیر انتخاب شده است.

منبع AEبا(x،Y،z)و سرعت موج vمی تواند تعیین شود مکان های AEدر پایه ستون در ستون های فایبر گلاس در شکل۱۰نشان داده شدند این شکل حوادث AEثبت شده در سرتاسر پردازش قسمت را نشان می دهد.
موقعیت منبع یک گرایش نزدیک به سطح تماس ستون و پایه ستون را نشان می دهدستون بتون مسلح فایبر گلاس قوی تر از پایه ستون بتون است که منجر به آسیب های بیشتر در پایه ستون نسبت به ستون می شود ترک های درشت در هر دوقسمت بالا و سطح پایه ستون مشاهده شدند در حالی که هیچ آسیب قابل رویتی نمی تواند برروی ستون دیده شودترک های درشت در بالای سطح پایه ستون در این مسیر به نظر می رسد می توانند به دو قسمت تشکیل شوند.

۴-نتیجه گیری
۲-نوع ستون بتونی تقویت شده باrebarsفلزی و ۳ستون تقویت شده با فایبر گلاس تحت بار محوری ثابت و بار جانبی چرخه ای تست شدند نتایج زیر از این تحقیق بدست امدند.
نبودن تقویت جانبی کافی مثل ستون تقویت شده با فلز در باروری میله های فلزی فقدان توانایی برای پایداری بالاتر بار چرخه ای جانبی نتیجه خواهد شد رسانایی ستون تقویت شده فلز کمتر از ستون تقویت فایبر گلاس شد.
برای ستون های بتون مسلح فایبر گلاس این محدودیت فراهم شده با لوله فایبر گلاس گره های هسیتریک جانشینی جانبی را بهبود می بخشد ستون های بتونی یک بهبود قابل توجه در هر دوی استحکام و رسانایی نشان می دهد این ستون گره های هستریک بسیار ثابت را با جانشین سازی سطح۷۸mmبدون مشاهده هیچ خرابی قابل توجه توسعه دادند.
نتایج تست نان می دهد که ساخت یا افزایش ترک ها در بتون با یک افزایش قابل توجه در میزان فعالیت هایAEمقدم شده است اگرچه حوادث خاص به ترک های خاص مرتبط نشده است همبستگی بالایی بین نتایج منبع و ترک های مشاهده شده وجود دارد.

 

دانلود مقاله انگلیسی و ترجمه فارسی

 

 

من سامان نصیری نویسنده این مقاله هستم.

تاریخ انتشار: 13 سپتامبر 2020
66 بازدید

مطالب مرتبط

دیدگاه ها

مجوزها و نمادها


logo-samandehi

پل های ارتباطی با ما …

تبریز ، بخش مقصودیه ، خیابان ارتش جنوبی، کوچه شهید شهابی ، بن بست باغچه ، پلاک ۸۷ ، طبقه 4
تلفن تماس : 04135421108-09307584802
ایمیل : entofa@gmail.com


Unit4,No87,Baghcheh Alley,South Artesh ST,Azadi ave,MAGHSUDIYEH, Tabriz, Iran
کلیه حقوق این وب سایت محفوظ می باشد . طراحی و توسعه آلسن وب    All rights reserved © 2020 Entofa