تخمین سختی تیرهای مسلح شده با میلگردهای GFRP پس از خسارت با استفاده از داده‌های آزمایش‎ مودال

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 گروه عمران، دانشگاه فردوسی مشهد

3 گروه عمران، دانشگاه الزهرا تهران

4 گروه مهندسی عمران، دانشگاه زابل

5 دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

     خسارت در سازه موجب کاهش سختی آن می‌شود. در تیرهای مسلح شده با میلگردهای GFRP به دلیل مدول الاستیسیته کم این میلگردها، کاهش سختی پس از ترک خوردگی شدیدتر خواهد بود. برای ارزیابی وضعیت سازه‌های موجود پس از ایجاد خسارت‌ باید مدل اجزای محدود آن‌ها به‌ هنگام شود. از تحلیل مدل به‌ هنگام شده بر اساس پارامترهای ارتعاشی، مقاومت سازه خسارت دیده در مقابل بارهای موجود بررسی و نقاط ضعف آن برای تقویت مشخص می‌شوند. در این مقاله، یک روش عملی شناسایی خسارت معرفی می‌شود. با استفاده از الگوریتم ژنتیک، توزیع سختی تیر به گونه‌ای تخمین زده می‌شود که فرکانس‌ها و شکل‌های مود به دست ‌آمده از مدل تحلیلی کمترین خطا را در مقایسه با مقادیر آزمایشگاهی به دست آمده از آزمایش مودال داشته باشد. برای این منظور 10 نمونه‌ آزمایشگاهی از تیرهای مسلح‎ شده با میلگردهای GFRP ساخته شده است. نمونه‌های مذکور شامل دو گروه با وصله و بدون وصله می‌باشند که در آن­ها میلگرد عرضی در طول وصله، مقاومت بتن و نسبت میلگرد طولی به عنوان متغیر در نظر گرفته شده‎اند. آزمایش استاتیکی، با هدف ایجاد خسارت صورت می‌گیرد. در بین هر گام بارگذاری استاتیکی، آزمایش مودال انجام می‎گیرد. با استفاده از این آزمایش تغییرات پارامترهای ارتعاشی در گام‎های مختلف خسارت ارزیابی می‎شود. همچنین، مقادیر تجربی فرکانس‌ها و شکل‌های مود برای استفاده در تابع هدف بهینه‌سازی و به‌ هنگام­سازی سختی تیر خسارت خورده برداشت می‌شوند. نتایج نشان می‌دهند که مقادیر ممان اینرسی تخمین زده شده با وضعیت ترک‌ خوردگی نمونه‌های آزمایشگاهی در همان سطح بارگذاری هم‌خوانی دارند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Finite Element Model Updating of Damaged Concrete Beams Reinforced with GFRP Bars Using Modal Test Data

نویسندگان [English]

  • Seyed Roohollah Mousavi 1
  • Mohammad Reza Esfahani 2
  • Mehrollah Rakhshani Mehr 3
  • Hojjatollah Mousavi 4
  • Benyamin Ghorbanzadeh 5
1 Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan
2 Department of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
3 Department of Civil Engineering, Alzahra University, Tehran
4 Department of Civil Engineering, University of Zabol
5 Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modal test
  • genetic algorithm
  • Modal curvature
  • optimization
  • Mode shapes
  • Frequency
  • GFRP bars

مراجع

[1]        Cawley, P., Adams, R. D., "The Location of Defects in Structures from Measurements of Natural Frequencies", Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 1979, 14, 49-57.
[2]        Maeck, J., De Roeck, G., "Dynamic Bending and Torsion Stiffness Derivation from Modal Curvatures and Torsion Rates", Journal of Sound and Vibration, 1999, 225 (1), 153-170.
[3]        Maeck, J., Abdel Wahab, M., Peeters, B., De Roeck, G., De Visscher, J., De Wilde, W. P., Ndambi, J. M., Vantomme, J., "Damage Identification in Reinforced Concrete Structures by Dynamic Stiffness Determination”, Engineering Structures, 2000, 22, 1339-1349.
[4]        Baghiee, N., Esfahani, M. R., Moslem, K., "Studies on Damage and FRP Strengthening of Reinforced Concrete Beams by Vibration Monitoring", Engineering Structures, 2009, 31 (4), 875-893.
[5]     بقیعی، ن.، اصفهانی، م. ر.، و مسلم، ک.، "ارزیابی رفتار تیرهای بتنی تقویت شده با کمک پردازش داده‌های مودال تجربی"، نشریه بین‌المللی علوم مهندسی دانشگاه علم و صنعت ایران- ویژه­‌نامه مهندسی عمران، 1387، 19 (8-2)، 99-112.
[6]        Kim, J. T., Stubbs, N., "Nondestructive Crack Detection Model and Vibration-Based System Identification in Structures", the 8th ASCE Specialty Conference on Probabilistic Mechanics and Structural Reliability, US, 2000.
[7]        Kim, J. T., Stubbs, N., "Crack Detection in Beam-Type Structures Using Frequency Data”, Journal of Sound and Vibration, 2003, 259 (1), 145-160.
[8]        Shih, H. W., Thambiratnam, D. P., Chan, T. H. T., "Vibration Based Structural Damage Detection in Flexural Members Using Multi-Criteria Approach", Journal of Sound and Vibration, 2009, 323, 645-661.
[9]        Peterson, S. T. et al., "Application of Dynamic System Identification to Timber Beams", ASCE, Journal of Structural Engineering, 2001, 127 (4), 418-425.
[10]     Abdel Wahab, M., De Roeck, G., "Damage Detection in Bridges Using Modal Curvatures: Application to a Real Damage Scenario", Journal of Sound and Vibration, 1999, 226 (2), 217-235.
[11]     Goldfeld, Y., "Identification of the Stiffness Distribution in Statically Indeterminate Beams”, Journal of Sound and Vibration, 2007, 304, 918-931.
[12]     Esfahani, M. R., Kianoush, M. R., "Development / Splice Length of Reinforcing Bars", ACI Structural Journal, 2005, 102 (1), 22-30.
[13]     Agilent Technologies, "The Fundamentals of Modal Testing", Application Note 243-3, US, 56 pp, 2000.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 45.1، شماره 78 - شماره پیاپی 78
بهار 94
خرداد 1394
صفحه 65-77

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار