بهینه سازی میزان و آرایش نصب مصالح FRP در مقاوم سازی تیرهای بتن مسلح به روش طراحی آزمایشات تاگوچی

در این مقاله به بررسی بکارگیری مصالح FRP در مقاوم سازی تیرهای بتن مسلح پرداخته شده و بهینه سازی میزان و آرایش نصب مصالح FRP در این سازه ها انجام شده است. برای این منظور ابتدا شبیه سازی تیر بتن مسلح تقویت شده با الیاف FRP به روش المان محدود توسط نرم افزار آباکوس و بصورت سه بعدی انجام شده است. سپس بهینه سازی نحوه بکارگیری مصالح FRP در مقاوم سازی تیرهای بتن مسلح با استفاده از نرم افزار مینی تب و به روش طراحی آزمایشات تاگوچی ارائه شده است. در بررسی تاثیر ورق های تقویتی مشاهده شده است که ماکزیمم تغییر شکل رخ داده در حالت با ورق تقویتی ۲۰.۸۸ درصد نسبت به حالت بدون ورق تقویتی کاهش یافته و ماکزیمم تنش برآیند فون میسز در حالت با ورق تقویتی نسبت به حالت بدون ورق تقویتی افزایش ۱.۴۳ برابری داشته است. به منظور بهینه سازی رفتار تیرهای بتن مسلح تقویت شده با مصالح FRP هدف بهینه سازی به صورتی در نظر گرفته شده که تیر طراحی شده از استحکام و مقاومت خوبی برخوردار باشد. بنابراین چندین مقدار مختلف برای پارامترهای مسئله شامل تعداد رکاب های تقویتی، تعداد ورق های تقویتی FRP، زوایای الیاف FRP و ضخامت هر لایه FRP در نظر گرفته شده تا بتوان از بین آنها به حالتی دست یافت که تیر مورد نظر شرایط بهینه از لحاظ استحکام را دارا باشد و تغییر شکل کمتری در آن رخ دهد. همچنین با توجه به متفاوت بودن تعداد و ابعاد اجزای در نظر گرفته شده برای مدل های مختلف برای خروجی مورد نظر قید وزنی نیز در نظر گرفته شده است. نتایج مربوط به تحلیل های فرآیند بهینه سازی بیانگر آن است که پارامتر مربوط به تعداد رکاب های تقویتی در مقدار ۱۰ عدد، پارامتر مربوط به تعداد ورق های تقویتی FRP در تعداد ۴ عدد، پارامتر مربوط به زاویه قرارگیری الیاف FRP در مقدار ۴۵ درجه و پارامتر مربوط به ضخامت هر لایه FRP در مقدار ۰.۴ میلی متر، بهترین حالت را دارند.

کلیدواژه ها:

تیر بتن مسلح ، مصالح FRP ، مدلسازی عددی ، بهینه سازی ، تاگوچی