بررسي رفتار اجزاي مسطح تا شده با الگوي اوريگامي ساخته شده از بتن كرباسي با عملكرد بسيار بالا تحت بارگذاري خمشي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

دكتري

هدف تحقيقات اين رساله تركيب استفاده از بتن كرباسي به عنوان مصالح جديد و به كارگيري اوريگامي به عنوان روش جديد ساخت سازه بدون استفاده از قالب است. اوريگامي روشي است كه با تا زدن يك صفحه‌ي كاغذ به آن شكلي سه بعدي مي‌دهد و اين تحقيق درصدد به كار بردن اين روش در سازه‌هاي بتني است. بتن كرباسي مورد استفاده، از پارچه‌ي سه بعدي كه با بتن با عملكرد بسيار بالا پر شده تشكيل شده است و براي ساخت سازه‌هايي با اين مصالح، يكي از انواع الگوهاي اوريگامي به نام الگوي ميورا مورد استفاده قرار گرفته است. با ايجاد شيارهايي مطابق الگوي ميورا در پارچه‌ي سه بعدي و پر كردن نواحي ديگر پارچه با بتن با عملكرد بسيار بالا و سپس تا كردن اين صفحات بتني روي شيارهاي ايجاد شده، نمونه‌ها ساخته شده و به شكل سه بعدي مد نظر در آمدند. پس از انجام آزمايش‌هاي اوليه، سه دسته سازه‌ي الگوي ميورا با هندسه‌هاي متفاوت و در مقياس كوچك ساخته شد و مورد آزمايش و مدل‌سازي قرار گرفت و نتايج حاكي از نقش مؤثر الگوي ميورا بر ميزان باربري و جذب انرژي بود، به طوري كه باربري بهترين نمونه‌هاي اوريگامي هر كدام از سه دسته نسبت به نمونه‌هاي مسطح معادل آن كه با ميزان مصالح ثابت، سطح يكساني را پوشش مي‌داد چند برابر شد. نسبت باربري نمونه‌هاي اوريگامي به باربري نمونه‌هاي مسطح معادل 2/3، 77/2 و 52/2 به دست آمد. از هندسه‌ي بهترين الگوي نمونه‌هاي كوچك براي ساخت نمونه‌هاي بزرگ استفاده شد. نمونه‌‌هاي بزرگ با استفاده از سه نوع بتن با مقاومت‌هاي مختلف ساخته شد تا بتوان علاوه بر مقايسه‌ي عملكرد آن‌ها در باربري، روش‌هاي رياضي ارائه شده براي تحليل آن‌ها را وارسي كرد. نسبت باربري نمونه‌هاي بزرگ بسته به نوع بتن مورد استفاده در آن‌ها به باربري نمونه‌هاي مسطح معادل برابر با 3/5، 1/4 و 5/3 بود. نمونه‌ي ساخته شده با بتن ضعيف‌تر با استفاده از نوار الياف شيشه تقويت شد و مورد آزمايش قرار گرفت. با توجه به آزمايش، تقويت اين سازه‌ها با نوار الياف شيشه بازدهي قابل قبولي نداشته و استفاده از بتن با مقاومت بالا بازدهي بيشتر و هزينه‌ي كمتري را ايجاد مي‌كرد. با تصوير برداري از نمونه‌هاي بزرگ تحت آزمايش، روند و چگونگي ايجاد ترك در اين سازه‌ها بررسي و براي تحليل اين سازه‌ها دو روش ارائه شد. روش اول مبتني بر در نظر گرفتن يك ترك فرضي با توجه به الگوهاي ترك ايجاد شده در آزمايش‌ها و نوشتن معادله‌ي تعادل براي نمودار جسم آزاد و روش دوم مبتني بر تحليل تيري معادل با سازه‌ي مورد نظر بود. بررسي‌ها نشان داد هر دو روش تطابق مناسبي با نتايج آزمايشگاهي، به خصوص نتايج نمونه‌هاي بزرگ داشتند. ميانگين و انحراف معيار درصد خطا در نمونه‌هاي بزرگ براي روش اول به ترتيب 3/6 و 5/2 و براي روش دوم 1/13 و 5/3 به دست آمد كه نشان دهنده‌ي دقت بيشتر روش اول بود. همچنين سازه‌هاي ساندويچي با هسته‌ي ميورا نيز در ابعاد كوچك و بزرگ ساخته و آزمايش شد. اين سازه‌ها باربري و جذب انرژي به مراتب بيشتري نسبت به سازه‌هاي غير ساندويچي داشتند. همچنين براي تحليل سازه‌هاي ساندويچي، با فرض تحمل خمش ناشي از بارگذاري توسط صفحات متصل به هسته، حداكثر باربري آن‌ها محاسبه شد و نتايج حاكي از نزديك بودن محاسبات با نتايج آزمايشگاهي بود.

228443

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان