بررسی تجربی و تحلیلی خواص خمشی و ضربه ای تیرهای کامپوزیتی فولادی با بتن با عملکرد بالا

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسنده

دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

چکیده

در این تحقیق به خصوصیات مکانیکی شامل مقاومت خمشی و مقاومت در برابر ضربه برای تیرهای کامپوزیت فولادی با بتن با عملکرد بالا پرداخته می شود. در ساخت قسمت فولادی نمونه ها از مقطع سپری نمره 4 که در قسمت کششی از ورق با ضخامت 5 میلیمتر و در دو عرض 30 و 40 میلیمتر به طول 70 سانتیمتر استفاده می شود. لازم به ذکر است بال فشاری تعدادی از نمونه ها به وسیله بتن با نسبت الیاف فولادی متفاوت تقویت شده است. در ساخت بتن، نمونه ها از بتن خودمتراکم با 3 درصد الیاف فولادی متفاوت که عبارتند از 0 ،5/0 و 1 درصد استفاده گردید. نتایج آزمایش های ضربه نشان می دهد میزان جذب انرژی و همچنین نیروی بیشینه اولیه با افزایش درصد الیاف افزایش یافته است، به طوری که بیشترین جذب انرژی مربوط به تیر با عمق بتن 4 سانتی متر و درصد فیبر 1 درصد می باشد که نسبت به نمونه بدون بتن 09/0درصد افزایش داشته است. در مورد نتایج آزمایش خمشی نیز با بیشتر شدن الیاف، مقدار مقاومت بطور متناوب افزایش یافت به طوری که تیر مذکور بهترین عملکرد را داشته که افزایش مقاومت آن نسبت به نمونه مشابه بدون بتن برابر 204 درصد بوده است.

کلیدواژه‌ها


 [1] Soleymani Ashtiani M.d, Allan N. Scott, Rajesh P. Dhakal, )2013( Mechanical and fresh properties of high-strength self-compacting concrete containing class C fly ash. Const and Build Mat, 47, 1217–1224.
[2] Hossain M.M., Karim M.R., Hasan M., Hossain M.K., Zain M.F.M., )2016 (Durability of mortar and concrete made up of pozzolans as a partial replacement of cement. A review Const and Build Mat, 116, 128–140.
[3] Khaloo A., Molaei Raisi E., Hosseini P., Tahsiri H. (2014) Mechanical performance of self-compacting concrete reinforced with steel fibers. Const and Build Mat, 51, 179–186.
[4] Okamura H, Ozawa K., (1994) Self-Compactable high performance concrete in japan, International Workshop on High Performance Concrete, SP 169, American Concr Inst, Farmington Hills, MI, 31-44.
[5] Terzić A., Pezo L., Mitić V., Radojević Z., (2015) Artificial fly ash based aggregates properties influence on lightweight concrete performances. Ceramics Int, 41, 2714–2726.
[6] Madandoust R., Mohammad Ranjbar M., Ghavidel R., Fatemeh Shahabi S., (2015) Assessment of factors influencing mechanical properties of steel fiber reinforced self-compacting concrete. Mat & Des, 83, 284–294.
[7] Aslani F., Nejadi S., (2013) Self-compacting concrete incorporating steel and polypropylene fibers: Compressive and tensile strengths, moduli of elasticity and rupture, compressive stress–strain curve, and energy dissipated under compression. Comp: Part B, 53, 121–133.
[8] Bindiganavile, V., and Banthia, N., (2001) Polymer and steel fiber-reinforced cementitios composites under impact loading_Part 2: Flexural toughness. ACI Mat J, 98, 1, 17-24.
[9] Yeonung J., Hyeoneun P., Yubin J., Jae-Hong J., Jae Eun O., (2015) Microstructural verification of the strength performance of ternary blended cement systems with high volumes of fly ash and GGBFS. Const and Build Mat, 95, 96–107.
]5 [نیلی، م. رزم­آرا، م. (1391) تاثیر خاکستر بادی و دوده سیلیسی برمیزان جداشدگی بتن‌های خود تراکم. چهارمین کنفرانس ملی سالیانه بتن ایران، مهرماه.
 [11] Nataraja M. C., Nagaraj T.S., , Basavaraja S.B., (2005) Reproportioning of steel Fibre Reinforced Concrete Mixed  and their impact Resistance. Cement Concr Res, 35, 12, 2350-2359.
  [12] Farnam Y., (2007) Experimental and numerical study of impact behaivior of composite panels based on fiber reinforced high performance cementitious materials. Thesis  of master of Sci in Civil Eng, Tehran university,Iran.
[13] Mohammadi, Y., (2006) Carkon-Azad, R., Singh, S. P., Kaushik, S. K. Compressive Stress–Strain Behavior of Small Scale Steel Fiber Reinforced High Strength Concrete Cylinders. J Adv Concr Tech. 1, 109–121.
[14] Beddar, M., (2008) Development of steel fiber reinforced concrete from antiquity until the present day, proceedings Int Conf Concr: Const Sust Option, Dundee, UK, 35-44.
 [15] Quresh L A., (2008) effect of mixing steel fibers and silica fume on properties of high strength concrete, proceedings. Int Conf Concr: Const Sust Option, Dundee .UK , 233-244.
[16] Hadi M, (2008) An investigation of steel and polypropylene fiber reinforced concrete slabs, Proceedings. Int Conf Concr Const Sust Option”, Dundee. UK, 233-244.
[17], Yao, W. Jie L.,Keru W., (2003) Mechanical properties of hybrid fiber-reinforced concrete at low fiber volume fraction, J Cement and Concr Res, 33, 27-30.
[18] Feldman, D . and zheng, Z., (1993) synthetic fibers for fibre concrete composites. In high performance polymers and polymer matrix composites. Symp Held April, 13-16.
[19] Bentur, A. Mindess, S. (1993) Fibre Reinforced Cementitious Composites, Elsevier, London, , 12-19.
[20] sorreli, L. G. Meda, A. plizarri G. A. (2006) Bending and Uniaxial Tensile Tests on concrete Reinforced with Hybrid Steel Fibers. J of Mat in Civil Eng, 17, 519-52.
[21] Ruby, S. Geethanjali, G. Varghese, C.J. Priya, P.M. (2014) Influence of Hybrid Fiber on Reinforced Concrete. Int J of Adv Struct and GeoTech Eng, 03, 40-43.
[22] Teng, T.L, Club, Y. A, Chang, F.A, Shen, B.C. Cheng, D.S. (2008) Development and Validation of Numerical Model of Steel Fiber Reinforced Concrete for High Velocity Impact. Comp Mat Sci, 42, 90-99.
[23] Deng, Z., and Li, J., (2007) Tension and impact behaviors of new type fiber reinforced concrete. Comp and Concr, 4, 19-32.
[24] Vandewalle, L., (2008) Hybrid Fiber Reinforced Concrete, Proceedings. Int'l ConfConcr: Const's Sust Option, Dundee, UK, 11-22.
]25 [فروغی اصل، ع. حسین نژاد، ف. (1392) تاثیر الیاف پلی پروپلینی بر روی خواص مکانیکی و نفوذ پذیری بتن فصلنامه تحقیقات بتن،6، 1، 125-115.
[26] Singh, S. P. (2010) Strength and Flexural Toughness of Concrete Reinforced with Steel-Polypropylene Hybrid Fibers. Asian J of Civil Eang, 11, 4, 494-507.
]27[ زنگنه، ک. (1391) بررسی آزمایشگاهی تاثیر الیاف بر مقاومت بتن پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی بوشهر، 23-20.
[28] Vandewalle, L., (2008) Hybrid Fiber Reinforced Concrete. Proceedings, Int'l Conf Concr: Const's Sust Option, Dundee, UK,, 11-22.
[29] Song, P. S., Wu, J. C., Hwang, S., Sheu, B. C., (2005) Assessment of Statistical Variations in Impact Resistance of High-Strength Steel Fiber Reinforced Concrete. Cement and Concr Res, 35, 393-399.
 [30] Won J., Hong B., Joon C, (2012) Flexural behaviour of amorphous micro-steel fibre-reinforced cement composites. Comp Struct, 94, 1443–1449.
[31] El-Dieb A,S. Reda Taha M.M., (2012) Flow characteristics and acceptance criteria of fiber reinforced self-compacted concrete (FR-SCC). Const and Build Mat, 27, 585-596.
[32] El-Dieb A,S. (2009) Mechanical, durability and microstructural charecteristics of ultra-high-strength self-compacting concrete incorporating Steel fiber. Mat and Des, 0, 4286-4292.