بخشی از مقاله
خلاصه
سطوح نگهداری یک سازه در مهندسی عمران اهمیت بالایی همچون اهمیت طراحی صحیح و ساخت مناسب دارد. به دلایل متعدد تقویت سازهای موجود از موضوعات اجتنابناپذیر به نظر میرسد. این مقاومسازی ممکن است به دلایل متعدد از جمله خطاهای طراحی و یا ساخت و یا افزایش تقاضای عضو مورد نظر در مواجهه با نیروهای اعمالی به سازه میباشد. در هنگام مواجهه با چنین مسائلی پس از بررسیهای مناسب اقتصادی ممکن است تقویت یک عضو مناسبتر از جایگزینی آن با یک عضو جدید باشد. تقویت با ورق فولادی یکی از روشهایی است که به طور گسترده برای تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح استفاده میشود. این نوع تقویت میتواند باعث کنترل تغییرشکلها و کاهش ترکخوردگی تیر گردد. هدف اصلی تحقیق بررسی رفتار تیرهای بتن مسلح تقویت شده با ورقهای فولادی با در نظر گرفتن تأثیر تغییرات در مشخصات ورق فولادی به منظور بررسی تغییرات مقاومت و شکلپذیری است.
کلمات کلیدی: تقویت خمشی، ورق فولادی، تیر بتن مسلح، مقاومت، شکلپذیری
.1 مقدمه
انتظار عملکرد یکسان و مناسب از یک سازه در تمام طول عمر خود بدون بازبینیهای منظم و بازسازی در صورت لزوم و بررسیهای مناسب یک انتظار غیرمنطقی است. به دلایل متعدد تقویت سازهای موجود از موضوعات اجتنابناپذیر به نظر میرسد. دلایل تقویت یک سازه موجود ممکن است متعدد باشد که از میان آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
-1 نقص در طراحی و یا اجرا و یا خوردگی مصالح باعث بروز مشکلات در نگهداری سازه شده و یا خیزها و چرخش و یا ترکخوردگی بیش از حد در اعضا به وجود آمده است.
-2 یک سازه برای یک عملکرد خاص طراحی و ساخته شده است و اکنون لازم است برای یک هدف دیگر مورد استفاده قرار گرفته است.
-3 خسارت سازهای وارد شده به دلیل نشست، زلزله، انفجار، برخورد وسایل نقلیه و...
روند بهسازی یک سازه بتن مسلح ممکن است به میزان زیادی به نوع آن و نوع اصلاح مورد نظر آن بستگی دارد. انتخاب روش مناسب به عوامل مختلفی نظیر ارزش سازه، طول مدت زمان اجرا - زمان عدم استفاده - ، معماری سازه، سطح عملکرد، سازگاری با سیستم سازهای موجود، کنترل آسیب وارده به اجزای غیرسازهای درحین مقاومسازی و ظرفیت باربری سیستم فونداسیون بستگی دارد.
حسین و همکاران [1] در سال 1995 با مطالعه بر روی تیرهای تقویت شده با ورق فولادی به بررسی مسائلی از قبیل تأثیر ضخامت ورق، مهار مکانیکی انتهایی ورق بر روی شکلپذیری پرداخت. وی همچنین بار نهایی تیرها و نحوه شکست آنها را با هم مقایسه نمود. جونز و همکارانش [2] در سال 1988 تمرکز مطالعات خود را بر روی مهار انتهایی ورقهای متصل شده در وجه کششی تیرهای بتن مسلح قرار دادند. برای بررسی موضوع شکست به علت جداشدگی سریع ورق فولادی 7 عدد تیر بتن مسلح با ورق فولادی تقویت شده و تحت بارگذاری متمرکز در وسط دهانه قرار گرفتهاند. بارنس در سال [3] 2001 نتایج آزمایش استفاده از چسب و استفاده از میلمهار را در افزایش ظرفیت برشی تیرهای تقویت شده با ورق فولادی مورد بررسی قرار داد. در هر دو روش ذکر شده ورقهای فولادی در جان تیرهای بتن مسلح متصل شده بودند. در این آزمایش استفاده از میلمهارها برای اتصال ورق به تیر بتنی به صورت چشمگیر و مؤثری اتصال ورق را به بستر بتنی بهبود بخشید. ادهیکاری در سال 2002 و همکاران [4] با استفاده روابط اجزای محدود سعی نمودند تا روابطی را برای در نظر گرفتن جداشدگی ورقهای فولادی از تیر بتن مسلح تقویت شده با ورق فولادی در قسمت کششی تیر ارائه دهند. این محققین نتایج ارائه شده خود را با استفاده از آزمایشات صورت گرفته سنجیدند. سو و همکاران در سال [5] 2012 چهار عدد تیر بتن مسلح با تکیهگاههای ساده را تحت آزمایش بارگذاری یک نقطهای مورد بررسی قرار داد. تیرهای مورد آزمایش در اتصال ورق به بستر بتنی دارای آرایش متفاوت میلمهارها بودند تا هر دو نحوه آرایش قوی و ضعیف میلمهارها را در بر بگیرد. آلتین در سال [6] 2003، آزمایشهایی را بر روی تقویت تیرهای بتن مسلح با ضعف برشی و با استفاده از میلگردهای قرار گرفته در جان تیر انجام داد. آیکاک در سال [7] 2012، 8 تیر بتن مسلح T شکل، را که در مقیاس واقعی ساخته شده بود با استفاده از ورقهای فولادی تقویت نمود وی نمونهها را تحت بارگذاری یکنواخت قرار داد. از نتایج این آزمایش میتوان به موارد افزایش مقاومت و شکلپذیری تیرهای تقویتشده و تغییر نوع شکست آنها اشاره کرد.
.2 تقویت تیر بتنی با ورق فولادی
یکی از مواردی که در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از پلیمرها و چسبها در اتصال ورقهای فولادی به اعضای بتنی است. استفاده از این روش دارای مزایا و معایبی است که در این قسمت به آنها اشاره خواهد شد. از مسائل مهم دیگر در انتخاب روش مناسب مقاومسازی مشارکت مناسب اعضای اضافه شده در تحمل بارهای وارده میباشد. تقویت با ورق فولادی یکی از روشهایی است که به طور گسترده برای تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح استفاده میشود. همانگونه که در شکل 1 مشاهده میشود استفاده از ورقهای فولادی در ناحیه کششی تیر باعث افزایش ظرفیت خمشی و جلوگیری از ترکخوردگی تیر تحت کشش ناشی از خمش میشود.
شکل -1 تقویت تیر بتنی با ورق فولادی [8]
اتصال ورقهای فولادی به تیر به دو صورت میتواند صورت گیرد. در روش اول اتصال ورقها به تیر بتن مسلح با استفاده از چسب صورت میگیرد و در روش دوم اتصال این ورقها با استفاده از میلمهارهای فولادی انجام میشود. هر کدام از این روشها دارای مزایا و معایبی میباشند. از مهمترین مسائل مورد بحث در هنگام اتصال ورق به تیر با استفاده از چسب جداشدگی ورق فولادی به علت توسعه ریز ترکها در لایه بین سطحی - لایه چسب و پوشش بتنی - به علت توسعه ترکهای ریز در اثر انتقال تنش برشی وارده میباشد. این جداشدگی موجب شکست زودرس عضو میشود و این موضوع باعث میشود تا عضو به مقاومت مورد انتظار نرسد و همچنین شکست تیر به صورت ناگهانی با جدایی ورق باشد. به همین دلیل استفاده از میلگردها و پیچ در اتصال ورق به تیر اگرچه دشواریهایی دارد، مناسبتر باشد .[8]
نصب با چسب مزایا
-1 توزیع مناسب تنش در ورق که در این حالت تنش در گوشهها و در انتهای ورق ماکزیمم است. -2 لایه چسب به صورت یک لایه محافظ در برابر خوردگی عمل میکند.
-3 سطح خارجی مسطح.
-4 کنترل مناسب در مقابل ترکخوردگی سطحی. معایب
-1 ممکن است در صورت استفاده از چسب هنوز به منظور جلوگیری از جداشدگی ورق نیاز به استفاده از میلمهار
باشد.
-2 استفاده از میلمهارهای اضافی به منظور آمادهسازی و نگه داشتن ورقهای بزرگ. -3 نیاز به آمادهسازی محل قبل از نصب ورق مطابق با استانداردهای ویژه و با دقت بالا.
