تخمین ظرفیت ترک خوردگی، تسلیم و نهایی مقاطع بتن مسلح و فولادی مقاوم سازی شده با استفاده از FRP به‌کمک تبدیل موجک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

چکیده

امروزه تشخیص خرابی در سازه‌ها، از موضوعات مورد توجه در بحث پایش سلامت سازه‌ها می باشد. با بررسی تغییرات ایجاد شده در پاسخ سازه‌ای بلحاظ تغییر سختی، می‌توان انواع خرابی‌ها را شناسایی نمود. تبدیل موجک یک ابزار نسبتا جدید ریاضی در زمینه پردازش سیگنال‌های ناپایدار می‌باشد و با مباحث زمان و فرکانس ارتباط نزدیکی داشته و قابلیت زیادی را برای تشخیص آسیب سازه‌ای دارد. تغییرات سختی شامل ترک‌خوردگی، تسلیم‌شدگی فولاد، خردشدگی بتن و گسیختگی FRP در مقاطع مقاوم‌سازی شده بتن مسلح یا فولادی می‌باشد. به کمک تبدیل موجک می‌توان با اندازه‌گیری لحظه‌به‌لحظه پاسخ حاصل از بارگذاری خمشی یا پیچشی، ظرفیت مقطع متناظر با تغییرات سختی را تعیین نمود. نمونه‌های آزمایشگاهی مورد بررسی شامل تیرهای فولادی مقاوم‌سازی شده با FRP پرشده با بتن تحت اثر خمش و تیرهای بتن مسلح مقاوم‌سازی شده با CFRP تحت اثر پیچش خالص موجود در ادبیات فنی می‌باشد. نتایج حاصل از تبدیل موجک نشان می‌دهد که محل آسیب به صورت اغتشاشاتی در نمودار ضرایب موجک گسسته نمایان می‌شود که بیانگر زمان رخداد ترک‌خوردگی، تسلیم‌شدگی فولاد، خردشدگی بتن در ناحیه فشاری و گسیختگی FRP است. لذا با استفاده از تبدیل موجک و پردازش داده‌ها می‌توان ظرفیت های ترک‌خوردگی و تسلیم‌ مقطع تیرهای تحت اثر پیچش و ظرفیت تسلیم‌ فولاد و ظرفیت نهایی مقطع تیرهای تحت اثر خمش را محاسبه نمود. نتایج نشان میدهد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج بدست آمده از روش تبدیل موجک گسسته با نتایج آزمایشگاهی و عددی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimation of cracking, yield, and ultimate capacity of FRP-strengthened reinforced concrete and steel sections using wavelet transform

نویسنده [English]

  • Saman Salami 2
2 Department of Civil Engineering, Technical & Engineering Faculty, university of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
چکیده [English]

Damage detection is a topic of great importance for structural health monitoring. Many varieties of structural damage can be detected by examining changes in structural response in terms of stiffness. Wavelet transform is a powerful mathematical tool for the processing and time-frequency analysis of transient signals and has great potential to be used in structural damage detection. In FRP-strengthened reinforced concrete and steel sections, stiffness changes can be caused by cracking, yielding of steel components, crushing of concrete, or rupture of FRP panels. With the help of wavelet transform, it is possible to use the continuous measurements of the response to bend or torsional loading to estimate the capacity of the cross section corresponding to the stiffness changes. In this paper, bending of FRP-reinforced steel beams filled by concrete under bending and CFRP-reinforced concrete beams under pure torsion is evaluated. The results show that the location of the damage appears as perturbations in the diagram of discrete wavelet coefficients, which indicate the time of cracking, yielding of steel, crushing of concrete in the compression zone, and rupture of FRP. Therefore, a wavelet transform-based data processing procedure can be used to estimate the cracking and yielding capacities of the beams subjected to torsion, the yielding capacity of the steel and the ultimate capacity of the beams subjected to bending. The results demonstrate a high level of agreement between the estimates obtained from the discrete wavelet transform method and the examined experimental and numerical data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wavelet transform
  • damage detection
  • cracking capacity
  • torsion
  • bending