پایان نامه ارشد عمران در ارتباط با نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن

عنوان:

بررسی تاثیر نانوسیلیس بر خواص مکانیکی و دوام بتن­های حاوی الیاف پلی­پروپیلن

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 120  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

در این پایان­نامه اثر نانوسیلیس بر روی خواص مکانیکی و دوام بتن حاوی الیاف پلی­پروپیلن بررسی شد. الیاف پلی­پروپیلن مصرفی به طول mm 18 و نسبت طول به قطر mµ 9/0 استفاده گردید. تاثیر الیاف و نانوسیلیس در سه درصد مختلف برای هر کدام در نسبتهای 1/0 ، 2/0 و 3/0 درصد برای الیاف و2 ، 4 و 6 درصد برای نانوسیلیس روی بتن با نسبت آب به سیمان 38/0 مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. در مجموع بیش از 192 نمونه مکعبی و استوانه­ای براساس استانداردهای ASTM  ساخته شد و آزمایش­های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر­مستقیم، آزمایش التراسونیک و مقاومت الکتریکی روی نمونه­ها انجام پذیرفت.

   نتایج حاصل از آزمایشات بیانگر افزایش قابل توجهی در مشخصات مکانیکی و دوام بتن بود. مقاومت فشاری تا 55 درصد و مقاومت کششی تا 25 درصد افزایش یافت. افزایش چشم­گیر مقاومت الکتریکی نیز نشان از دوام بالای این نوع بتن داشت.

فصل اول: مقدمه و کلیات

1-1- مقدمه

   امروزه بتن به عنوان یکی از پرمصرفترین مصالح جهان و به عنوان ماده ساختمانی قرن بیست و یکم شناخته شده است. ساخت این ماده مرکب با استفاده از ارزانترین و در دسترس­ترین مواد ساده از یک سو، انعطاف­پذیری، خواص مقاومتی و دوام آن از سوی دیگر و نیز استفاده از موادی در ساخت آن که به پاکسازی و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می­نماید موجب آن شده است که بتن به عنوان مصالح ممتاز مطرح شود]1[. بتن ماده ای است که دارای مقاومت زیاد در فشار بوده و از این رو استفاده از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسیار مناسب است. لیکن علیرغم مقاومت فشاری قابل توجه، مقاومت کششی کم و شکنندگی نسبتاً زیاد بتن استفاده از آن را برای قطعاتی که تماماً یا به طور موضعی تحت کشش هستند را محدود مینماید]2[. این عیب اساسی بتن در عمل با مسلح کردن آن با استقرار آرماتورهای فولادی در جهت نیروهای کششی برطرف می­گردد. شایان ذکر است که در موارد متعددی جهت این نیروهای کششی به طور دقیق معلوم نیست. همچنین با توجه به اینکه آرماتور بخش کوچکی از مقطع را تشکیل می­دهد، تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع همگن و ایزوتروپ باشد صحیح نخواهد بود. به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و کاهش ضعف شکنندگی و تردی بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر استفاده از الیاف نازک و نسبتاً طویل که در تمام حجم بتن پراکنده می­شود متداول شده است]3[.

   مساله دیگری که اخیراً مورد توجه دانشمندان علم بتن قرار گرفته است استفاده از نانو­مواد در بتن بوده است. محققان با آزمایشات مختلف به این نتیجه رسیدند که مشخصات بتن حاوی نانو مواد در مقایسه با بتن معمولی تحت تاثیر واکنش­های شیمیایی نانو­مواد با ذرات سیمان و بلورهای هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان، عملکرد ماده مرکب بتنی را به شدت تحت تأثیر قرار می­دهد]4.[

- معرفی بتن الیافی

1-2-1. تعریف: طبق تعریف ACI 544.1R-82 ، بتن ساخته شده از سیمان هیدرولیکی، آب، شن، ماسه و الیاف، بتن مسلح با الیاف یا بتن الیافی نامیده می­شود. در بتن الیافی مانند بتن معمولی می­توان از پوزولانها و دیگر مواد مضاعف استفاده کرد. الیاف در شکلها و اندازه های متفاوت، و از جنس فولاد، مواد پلیمری، شیشه و مواد طبیعی مورد استفاده قرار می­گیرد ]5[.

2-2-1- آیین نامه های معتبر بتن الیافی

علاوه بر مطالعات و پژوهشهایی که بصورت مقالات معتبر در مجلات و یا کنفرانسها ارائه گردیده است. آیین نامه­های بتن نیز بخشی از قسمتهای خود را به بتن الیافی اختصاص داده­اند. از جمله این  آیین نامه­ها، آیین نامه ACI (انجمن بتن آمریکا)  می­باشد که با معرفی کمیته­ای جداگانه به نام ACI-544 به بررسی مسائل بتن الیافی پرداخته است. این کمیته اولین گزارش را در سال 1973 ارائه نمود و تاکنون این کمیته با چهار گزارش کلی کار خود را افزایش داده است. گزارش های این کمیته با نامهای فرعی  3R,2R,1Rو  4R نامیده می­شوند.

در گزارش ACI,544-1R که در سال 1996 ارائه گردید و در سال 1999 بازبینی شد، اطلاعات کاملی از انواع الیاف و خواص آنها و تاثیر آنها بر روی خواص مکانیکی بتن به علاوه آزمایش  اندازه­گیری طاقت بتن الیافی آمده است. در اصل این گزارش بیشتر به شناسایی انواع الیاف قابل کاربرد در بتن پرداخته و آنها را مقایسه کرده است]6.[

در گزارش ACI,544-2R که در سال 1989 ارائه گردید طریقه انجام آزمایشات و استانداردهای لازم آورده شده است و در مواردی همانند آزمایش ضربه و … حتی طریقه ساخت دستگاه آزمایش نیز توضیح داده شده است]7[.

در گزارش ACI,544-3R که در سال 1998 ارائه گردید، در مورد طرح اختلاط و مصالح مناسب برای بتن الیافی توضیح داده شده است. در این گزارش روشی برای طرح اختلاط آورده نشده بلکه دو طرح اختلاط مثال زده شده و پیشنهاداتی برای بهتر شدن  خواص بتن الیافی آورده شده است. به عنوان مثال هر چه سنگدانه ها در بتن الیافی کوچکتر باشند نقش الیاف در بتن اثرگذارتر خواهد بود و یا اینکه پیشنهاد گردیده که در بتن الیافی در صورت امکان از سیمان بیشتری استفاده گردد]8[.

در گزارش ACI,544-4R که در سال 1988 ارائه گردید. به روشهای طراحی با الیاف فولادی پرداخته شده است. البته نتایج این طراحی­ها هنوز در ACI- 318 وارد نگردیده است]9[.

از آیین­نامه های دیگر، آیین­نامه JSCE [1] ژاپن می­باشد که روش اندازه­گیری طاقت بتن الیافی که توسط این آیین­نامه ارائه گردیده از اهمیت بالایی نزد محققین برخوردار است. در ضمن آیین­نامه RILEM در اروپا نیز گزارشهایی در مورد بتن الیافی منتشر کرده است.]10[.

- کاربردهای بتن الیافی

بتن مسلح به الیاف را می­توان به تنهایی و یا به همراه بتن مسلح معمولی بکار برد. در مواردی که   می­توان بتن الیافی را به تنهایی بکار گرفت، عبارتند از:

– کف کارخانه ها، توقفگاهها، جایگاههای بنزین و سالنهای صنعتی

– روسازی بتنی بزرگراهها، جاده ها و فرودگاهها

– سازه های ضد انفجار و ضد حریق

– دیواره ها و کف کانال ها

– قطعات پیش ساخته

در دیگر مواردی که می­توان بتن مسلح معمولی و یا بتن پیش ساخته به کار برد:

– شالوده برای موتورها و ماشین­آلات بزرگ، پرس­های بزرگ، ژنراتورهای دیزلی

– قطعات مربوط به تونل­سازی و حفاری معادن

– دیوارهای حفاظتی، پناهگاهها

– تیر های پیش­تنیده بتنی شمع­های ضربه­ گیر

موارد استفاده از فراورده­های سیمانی تقویت شده با الیاف گوناگون در جدول 1-1  آورده شده است.

کاربردهای مهم بتن الیافی عبارتند از:

پایان نامه کامل و جامع

تعداد منابع زیاد

و......

پایان نامه ارشد عمران گرایش سازه با عنوان بررسی بهسازی لرزه ای پل

با فرمت قابل ویرایش word - بهسازی لرزه ای پل - بررسی پل های بزرگراهی

پایان‌نامه  کارشناسی ارشد

رشته مهندسی عمران گرایش سازه

عنوان :

مطالعه بهسازی لرزه ای پل های بزرگراهی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                            صفحه

فصل 1: بیان گفتار …………………………………………………………………………………………..1

1-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………. 2

1-2- هدف از تحقیق و اهداف آن ……………………………………………………………………………… 2

1-3- ساختار پایان نامه……………………………………………………………………………………… 5

فصل 2: کلیات و تاریخچه آسیب های وارده به پل ها در زلزله های گذشته……………………..6

2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………….. 7

2-2- اثر زلزله های بزرگ برپل ها ……………………………………………………………………………………………………… 7

    2-2-1- تغییر مکان های لرزه ای………………………………………………………………………………………………. 13

    2-2-2- آسیب دیدگی های کوله………………………………………………………………………………………………. 15

    2-2-3- آسیب های ایجاد شده در سطح عرشه……………………………………………………………………….. 16

    2-2-4- آسیب دیدگی های نشیمن گاه (کلید های برشی)……………………………………………………. 17

    2-2-5- بررسی رفتار لرزه ای پایه های پل……………………………………………………………………………….. 18

    2-2-6- آسیب های وارده به دال های دسترسی یا پیش دال ها…………………………………………… 22

    2-2-7- تأثیر ساختار هندسی بر سازه پل………………………………………………………………………………… 23

    2-2-8- شکست  فنداسیون ……………………………………………………………………………………………………… 24

    2-2-9- آسیب پذیری تکیه گاه و اتصالات ………………………………………………………………………………. 24

    2-2-10- خرابی های قابل قبول از نظر آئین نامه آشتو ………………………………………………………… 25

    2-2-11- خرابی های غیر قابل قبول از نظر آشتو…………………………………………………………………… 25

    2-2-12- اثرات تخریبی زلزله بر پل های ایران ………………………………………………………………………. 27

2-3- تحقیقات انجام شده در زمینه اثر زلزله بر پل ها …………………………………………………………………. 28

2-4- تحقیقات انجام شده در زمینه اثر زلزله بر پل ها در ایران……………………………………………………. 30

    2-4-1- تحقیقات انجام شده در زمینه بررسی آسیب پذیری کمی پل ها…………………………….. 30

2-5- معیارهای عملکردی…………………………………………………………………………………………………………………. 32

2-6- خلاصه فصل :…………………………………………………………………………………………………………………………… 34

فصل 3: ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای پل ها به روش کمی و مبانی نظری آنها……………….35

3-1-  مقدمه……………………………………………………………………………………….. 36

3-2- حالات حدی طراحی و ارزیابی سازه………………………………………………………………………………………. 36

     3-2-1- حالات حدی اعضا………………………………………………………………………………………………………… 36

     3-2-2- حالات حدی سازه……………………………………………………………………………………………………….. 37

3-3- ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای…………………………………………………………………………………………………. 38

3-4- روش های ارزیابی آسیب پذیری…………………………………………………………………………………………….. 38

    3-4-1- روش های طبقه بندی………………………………………………………………………………………………….. 39

    3-4-2- روش های بازرسی و امتیازدهی…………………………………………………………………………………… 40

    3-4-3- روش های تحلیلی ارزیابی آسیب پذیری…………………………………………………………………….. 40

    3-4-4- روش های آزمایشگاهی ارزیابی آسیب پذیری……………………………………………………………. 40

3-5- ارزیابی تحلیلی آسیب پذیری پل ها……………………………………………………………………………………….. 41

3-6- ارزیابی تفصیلی آسیب پذیری مطابق با FHWA – 95 ……………………………………………………….. 41

    3-6-1- جمع آوری اطلاعات در خصوص پل مورد نظر…………………………………………………………… 41

    3-6-2- بازرسی محلی………………………………………………………………………………………………………………… 41

    3-6-3- ارزیابی کمی اجزای پل…………………………………………………………………………………………………. 42

3-7- مطالعات کمی آسیب پذیری پل…………………………………………………………………………………………….. 42

    3-7-1- دستورالعمل ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای پل…………………………………………………………… 42

3-8- روش های ارزیابی آسیب پذیری پل ها مطابق دستورالعمل FHWA – 95………………………. 43

    3-8-1- روش ارزیابی براساس نسبت ظرفیت به تقاضا ………………………………………………………….. 43

    3-8-2- روش ارزیابی براساس مقاومت جانبی سازه پل …………………………………………………………. 47

3-9- مبانی مدل سازی سازه ای………………………………………………………………………………………………………. 48

    3-9-1- مدل واقعی ……………………………………………………………………………………………………………………. 48

    3-9-2- ساخت مدل آزمایشگاهی با ابعاد کوچکتر از ابعاد واقعی…………………………………………… 48

    3-9-3- به کار گیری مدل تحلیلی…………………………………………………………………………………………….. 49

3-10- انتخاب روش مدل سازی تحلیلی…………………………………………………………………………………………. 49

    3-10-1- روش های گوناگون مدلسازی سازه پل…………………………………………………………………….. 50

3-11- رفتار سازه پل………………………………………………………………………………………………………………………… 54

    3-11-1- سازه با رفتار الاستیک خطی…………………………………………………………………………………….. 54

    3-11-2- سازه با شکل پذیری محدود………………………………………………………………………………………. 54

    3-11-3- سازه با شکل پذیری زیاد……………………………………………………………………………………………. 54

3-12- روند کلی ارزیابی آسیب پذیری و بهسازی لرزه ای پل ها…………………………………………………. 55 

3-13- خلاصه فصل……………………………………………………………………………………………………..56

فصل 4: ارزیابی لرزه ای پل شهید حقانی تهران…………………………………………………………..57

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………… 58

4-2- مشخصات عمومی پل مورد مطالعه…………………………………………………………………………………………. 59

4-3- میزان اهمیت پل شهید حقانی……………………………………………………………………………………………….. 60

4-4- مشخصات فنی پل……………………………………………………………………………………………………………………. 61

    4-4-1- طبقه بندی پل………………………………………………………………………………………………………………. 61

    4-4-2- مشخصات ساختگاه پل………………………………………………………………………………………………….. 61

4-5- مشخصات و جزئیات اجزای پل مورد مطالعه…………………………………………………………………………. 63

    4-5-1- روسازه…………………………………………………………………………………………………………………………….. 63

    4-5-2- زیر سازه و قسمت های اصلی پل………………………………………………………………………………… 64

4-6- مطالعات میدانی و وضعیت موجود پل……………………………………………………………………………………. 66

    4-6-1- وضعیت عرشه……………………………………………………………………………………………………………….. 66

4-7- پردازش و تجزیه و تحلیل وضعیت موجود پل……………………………………………………………………….. 70

4-8- مدلسازی پل مورد مطالعه و بارگذاری آن………………………………………………………………………………. 71

    4-8-1- طیف طرح استاندارد 2800………………………………………………………………………………………… 72

    4-8-2- مشخصات هندسی اعمال شده پل در شبیه سازی عددی………………………………………… 72

    4-8-3- تعیین مقاومت های درج شده در مدارک فنی (مقاومت مشخصه)…………………………… 74

    4-8-4- بارهای وارد به سازه………………………………………………………………………………………………………. 75

4-9- تعیین ظرفیت اجزای سازه……………………………………………………………………………………………………… 78

4-10- نتایج تحلیل……………………………………………………………………………………………………………………………. 78

    4-10-1- تغییر مکان های ناشی از بارهای قائم………………………………………………………………………. 78

    4-10-2- مقادیر لنگر خمشی، نیروی برشی و نیروی محوری ایجاد شده در عرشه پل……….. 79

    4-10-3- مقادیر لنگر خمشی، نیروی برشی و نیروی محوری در سرستون ها……………………… 81

    4-10-4- مقادیر لنگر خمشی، نیروی برشی و نیروی محوری در کوله ها…………………………….. 86

    4-10-5- مقادیر لنگر خمشی، نیروی برشی و نیروی محوری در پایه ها………………………………. 90

    4-10-6- مودهای نوسان طبیعی سازه……………………………………………………………………………………… 95

    4-10-7- تصویر مود ارتعاشی غالب…………………………………………………………………………………………… 97

    4-10-8- تغییرمکان های ناشی از بار زلزله……………………………………………………………………………… 97

4-11- ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای بر مبنای دستورالعمل FHWA-95……………………………….. 100

4-12- نسبت ظرفیت به تقاضا ستون ها و پایه های بتن مسلح………………………………………………… 101

    4-12-1- تعیین مقادیر ظرفیت لرزه ای نیرو و لنگر برای پایه های پل……………………………… 101

    4-12-2- مقادیر تقاضا نیرو و لنگر ستون ها…………………………………………………………………………. 103

    4-12-3- تعیین نسبت ظرفیت ارتجاعی به تقاضای نهایی خمشی ستون…………………………. 104

    4-12-4- نسبت ظرفیت به تقاضا تغییر مکان پایه ها…………………………………………………………… 113

4-13- ارزیابی مقاومت دال عرشه……………………………………………………………………………………………………..114

     4-13-1- ارزیابی مقاومت خمشی دال………………………………………………………………………………………..115

     4-13-2- ارزیابی مقاومت برشی دال…………………………………………………………………………………………..115

4-14- نسبت ظرفیت به تقاضا اعضای غیر باربر ………………………………………………………………………. ..116

    4-14-1- پهنای نشیمن گاه روی کوله ها……………………………………………………………………………… 116

    4-14-2- مهار آرماتورهای طولی ستون…………………………………………………………………………………. 118

    4-14-3- وصله آرماتورهای طولی ستون……………………………………………………………………………….. 120

4-15- مهندسی ارزش در امر مقاوم سازی ………………………………………………………………………………… 124

   4-15-1- روش و هزینه انجام مقاوم سازی…………………………………………………………………………….. 125

   4-15-2- بهسازی پل بر اساس مهندسی ارزش……………………………………………………………………… 125

4-16- انواع روش های بهسازی پل مورد مطالعه………………………………………………………………………… 128

4-17- گزینه های پیشنهادی برای مقاوم سازی لرزه ای پل مورد مطالعه………………………………… 133

فصل 5: جمع‌بندی و پیشنهادها ………………………………………………………………………………134

5-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………135

5-2- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………….. .135

5-3- پیشنهادها…………………………………………………………………………………………………. 137

مراجع…………………………………………………………………………………………………………… 140

پیوست‌…………………………………………………………………………………………………………. 144

و......