بخشی از مقاله
چکیده
- این بررسی یک روش جدید برای ارزیابی ظرفیت باربری ستونهای پایه پل خراب شده با بازسازی نمودارهای کامل واکنشM؛P ارائه میدهد. این روش از ویژگیهای واقعی مواد ستونهای خراب شده استفاده میکند و میزان خوردگی طول میلگرد بدون پوشش، کاهش بتن، کاهش مقاومت بتن به خاطر خرابی خاموت - یعنی کاهش پوشش - از بین رفتن اتصال و نوع فشارهای تقویت خورده شده را ارائه میکند مدلها با نسبت DC های مختلف 1، 1/5، 2 و 2/5 و میزان سطح فولاد بکار رفته مختلف 2/08 درصد و 3/25 و 4/69 درصد در درصد هایCR صفر درصد، 5، 10، 50 و 75 درصد و همچنین کاهش پوشش بتن در محل قرارگیری کشش و فشار در مقطع ستون بررسی میشوند.
تاثیرات ساختاری خوردگی بر ظرفیت باربری و پایداری ستونهای بتن مسلح برای سه ستون برابر که نسبتهای پوشش به قطر و ارتفاع به پوشش و طول میلگرد بدون پوشش دارند با استفاده از مدل ارائه شده ارزیابی میشوند. دادههای آزمایشی و تحلیلی موجود در مورد تاثیرات خوردگی بر ستونهایی کوتاهی که در معرض نیروهای محوریاند همراه با لنگر - خروج از مرکزیت کاهش یافته - برای اصلاح دقت مدل پیشنهادی استفاده میشود. بر اساس نتایج حاصله با افزایش سطح مقطع فولاد مقادیر در نمودار اندرکنش ستونها افزایش یافته و با افزایش نسبت DC مقادیر در نمودار اندرکنش ستون ها کاهش مییابد.
نتایج حاصله از بررسی در ناحیه کشش و فشار نشان میدهد مقادیر نمودار اندرکنش ستون ها در ناحیه کشش کمتر از ناحیه فشار میباشد که از نتایج حاصله مشاهده میشود که مدل پیشنهادی محافظهکارانه بود و میتواند ظرفیت باربری ستونهای بتن مسلح را با صحت معقولی پیشبینی نماید. روش تحلیلی پیشنهادی به همراه نتایج تحقیق مشروح ستونهای بتنی مسلح خراب شده درک تاثیرات خرابی بر اجرای ساختاری را بهبود بخشید. و به بازرسان و مهندسان این امکان را میدهد تا شرایط و ظرفیت باربری ستونهای پایه بتن مسلح پل را بهتر بررسی نمایند.
-1 مقدمه
-2اساساً خوردگی فولاد در داخل بتن در اثر رطوبت و حضور اکسیژن به همراه کلر یا کربناسیون می باشدکه در آن انتقال محصولات خوردگی از ناحیه آندی بسیار ناچیز می باشد. در اثر خوردگی معمولا محصولات خوردگی حجیم ومتورم شده و باعث ایجاد تنش کششی در بتن، و در قبال آن ترک خوردگی و متلاشی شدن پوشش آرماتور به همراه لایه لایه شدن سطح بتن در امتداد آرماتور می گردد.
در صورت نبود اکسیژن کافی در ناحیه آندی یون آهن یا به حالت محلول باقی خواهد ماند و یا در منافذ و ریز ترک های بتن رسوب خواهد کرد . در این صورت سطح مقطع آرماتور بدون هیچ گونه آثار هشدار دهنده ای مثل ترک خوردگی کاهش مییابد. این پژوهش با هدف تاثیر خوردگی در ظرفیت باربری ستونهای بتن آرمه انجام گرفته است. برای تعیین تاثیر خوردگی در ظرفیت باربری ستونهای بتن آرمه احتیاج به 5 قدم اساسی دارد. این قدم های اساسی شامل :
.1 - تعیین انواع خوردگی های ایجاد شده بر روی میلگردهای داخل ستونهای بتن آرمه.
2 - تعیین سرعت و اندازه خوردگی
.3 - مشخص نمودن محلها و اجزایی از سازه که دچار خوردگی شده اند.
4 - ارزیابی اثرات خوردگی
.5 - ارزیابی و محاسبه ی اثرات خوردگی بر روی عملکرد و دوام سازه
-1 مطالعات گذشته
Almusallam در مورد تأثیر خوردگی تقویت بر مقاومت اتصال بین پولاد و بتن تحقیق کرده است. عملکرد اتصال عناصر بتنی تقویتشده شامل مقاومت نهایی اتصال- لغزش انتهای بدون پوشش و حالتهایی از شکست در قبل از شکاف، شکاف و بعد از شکاف، همچنین تأثیر پهنای متفاوت شکاف و تنزل درجات متفاوتی از خوردگی در مقاومت اتصال بررسی میشوند. به منظور ایجاد سطوح متفاوتی از خوردگی، منحنی کالیبربندی بین مدت جریان تحت تأثیر و میزان خوردگی متعاقب آماده شد.
بزرگی خوردگی به شکل کاهش وزن در میلگردهای تقویتی ارزیابی میشود. نتایج نشان داد که در مرحله قبل از ترک 0- 4 - خوردگی - مقاومت اتصال نهایی افزایش مییابد در حالی که لغزش در مقاومت اتصال نهایی با افزایش میزان خوردگی کاهش مییابد. زمانی که خوردگی تقویت در طیف4- 6 باشد، از بین رفتن اتصال در یک لغزش بسیار کوچک انتهای بدون پوشش رخ میدهد.
در این مرحله از خوردگی تقویت یک لغزش بزرگ شکست نهایی اتصال تلقی میشود. به خاطر لغزش نمونهها رخ میدهد. بیش از 6 فرسایسش میگردد. از بین رفتن مقاومت نهایی اتصال خیلی متفاوت نخواهد بود حتی تا 8 خوردگی. از لحاظ تأثیر ... کاهش سریع و تند در اتصال زمانی آغاز میشود که تنزل درجه آن بیش از 25 باشد. این کاهشدر مقاومت اتصال تا 45 ادامه مییابد پس از آن هیچ تأثیر واضحی از نمای دنده یا تنزل در مقاومت اتصال دیده نمیشود. اخیراً تأثیر کاهش اتصال بر تقویت طولی بر عملکرد ساختاری تیر RC در مجموعه تستی از 16 تیر اصلی بررسی شد در حالی که طول طبیعی بدون اتصال متفاوت بود.
کاهش اتصال با الیاف پلاستیکی اطراف تقویت طولی ایجاد میشد که طول تضمینی کوتاهی داشته و در موقعیتهایی که خاموتها تقویت طولی را قطع میکرد. نتجیهگیری میکنیم که ماکزیمم نیروی اتصال در ماکزیمم باز بود. ظرفیت باربری با کاهش نیروی اتصال موجود کاهش مییافت. حتی برای کاهش خاص اتصال، کاهش ظرفیت برش پانچ باید تعدیل میشد. یعنی طول اتصال کوتاه برای ایجاد نیروهای اتصال بزرگ کافی بود. نواحی محلی با اتصال به طور کارآمدی به ایجاد لنگرگاه میلگردها کمک میکرد.
نتیجه به دست آمده دیگر این بود که کاهش اتصال با افزایش استفاده از خاموتهاجبران میشد و کاهش اتصال منجر به انواع شکنندهتر خرابی نمیشد.Rodrigaez، 24 ستون را بررسی و تاثیر خوردگی سریع به عملکرد ستون را بررسی نموده است. سه نوع ستون 200×200 میلیمتردر برش عرضی در ارتفاع 2 متری، استواری پایانه تست شد. ستون نوع1، 4 8 میلگرد آجدار به عنوان مهمترین تقویت با 6 در 100 میلیمتر که از مرکز تا مرکز ارزیابی می شود.
ستون نوع2 ، 4 16 آجدار به عنوان میلگرد های اصلی با خاموت 6 در 150 میلیمتر از مرکز تا مرکز است.ستون های نوع 3 میلگردهای اصلی آجدار، 8 12 با خاموت 6 در 150 میلیمتر از مرکز تا مرکز دارد.نمونه ها با روش خوردگی تسریع شده با افزودن %3 کلرید سدیم با - با سنگین کردن سیمان - به مخلوط آب و به کار گرفتن جریانی از 0,1 برای تمام تقویت در بخش مرکزی تست 1200 میلیمتر در حدود 120-100 روز، خورده می شوند تا به سطح خوردگی مورد نظر برسد.این نمونه ها برای کسب تاثیر خوردگی تقویت بر ظرفیت باربری ستون های بتن مسلح با بارهای محوری امتحان می شوند.
Rodrigaez دریافت که به نظر می رسد این گونه های مهم بر عملکرد ستون های فرسوده تاثیرگذار باشد. زوال بخش بتنی ،افزایش لنگر به خاطر خرابی تقارن پوشش بتن و کاهش احتمالی سختی و مقاومت به خاطر خم شدگی و انحنای نابهنگام و پیش از موقع می باشد.
روش توسعه یافته در این تحقیق با استفاده از نتایج این مطالعه تعدیل شده است،زیرا روشی است که تنها شامل داده های تست موجود در حوزه ی عمومی در مورد تاثیر خوردگی بر ظرفیت باربری ستون های بتن مسلح و در حال خرابی و زوال است.Rodrigaez چندین روش را برای محاسبه مقاومت ماندگاری با استفاده از داده های تست آزمایش بر 24 ستون بتن مسلح خوردگی یافته تست کرد.ویژگی های یک برش عرضی از بتن ستون با ستمری گرفته شده برای انحنای میلگرد ها به خاطر کاهش دنده ها بررسی می شود.آن ها انحنای پیش از موقع تقویت خوردگی یافته در حدشان با استفاده از فرمول انحنای Euler با طول تامشر 0,75 برابر فاصله ی بین خاموت های مجاور ضمیمه کرده اند.چندین مورد زوال مثل بخش های بتنی کاهش یافته تصور می شوند مشابه هسته بتن بدون پوشش ،هسته ی بتنی با کاهش پوشش و بدون دنده ی شکسته یا با یک یا چند دنده ی شکسته. دو نمودار تعامل بار -زمان - P-M - برای ستون های نوع II و Iارائه شده تست گردیدند.
نتیجه گیری شد که نتایج تست بین بخش های بتنی کاهش یافته و غیر خراب بود.بسته به حالت فرضی خرابی،این نتیجه نشان می دهد که برای توسعه ی یک روش مناسب برای ارزیابی مقاومت ستون های بتن مسلح خراب شده هنوز باید تحقیقات بیشتری صورت گیرد.
.1 تعریف مسأله خوردگی
خوردگی تقویت منتج به شکلگیری محصولات مختلف خوردگی در طول خوردگی اکسیداسیون میشود. بسته به سطح اکسیداسیون، آهن ممکن است تقریباً 6 برابر حجم اولیهاش گسترش یابد. اکسیدهای نوعی که در طول اکسیداسیون شکل میگیرند ویژگیهای نسبتهای حجم نسبی را دارند.
نسبت وزن مولکولی آهن به ترتیب به زنگ - cm - مقادیر نوعی مثل 0/533 و برای رنگ هیدراته قرمز، fe - OH - 3 و 0/622 برای هیدروکسید فورس و .fe - OH - 2حجم واقعی بسته به ترکخوردگی افزایش مییابد که با آن اشکال متفاوت اکسید در فرآورده خوردگی لیست میشود. ترکیب زنگار شدیدا بستگی به عوامل محیطی مثل تجمع کلرید - وجود نم و اکسیژن و بنابراین به شکل باورنکردنی مسلم فرض میشود. در مدلسازی تاثیرات فنی خوردگی، روش معمول برای نشان دادن چگالی محصول زنگار Pr همچون ترکخوردگی - یا شکستگی - ثابت آهن مصرفی برای واکنش است، یعنی Pr=Ps/y که yمعمولاً بین 2 و 4 است.
.2 سرعت خوردگی
ویژگی متعارفی که تعیین کننده ی دوره ی گسترش است،سرعت خوردگی است.سرعت خوردگی را می توان با روشهایی چون تکنیک قطبش - ایجاد دو قطب - اندازه گیری نمود.سرعت خوردگی اندازه گیری شده احتمال توانایی محاسبه،کاهش مستقیم قطر تقویت را به وجود می آورد.اما مقادیر ارزیابی شده در محل یک عکس فوری را در یک نقطه در همان لحظه نشان می دهد و الزاما مقادیر نمایشگری نمی باشد و این شاید به خاطر دگرگونی در توابع محیطی مثل دما و سطح رطوبت باشد.
از آنجایی که حوزه ی این مقاله ارزیابی مقاومت ستون های خراب شده ی پل است،تاثیر سرعت متفاوت خوردگی در محیط های مختلف را می توان به سادگی با مقادیر خوردگی نشان داد.این مقادیر خوردگی را میتوان به راحتی تبدیل کرد به زمان خرابی برای سرعت های معلوم خوردگی.در مدل پیشنهادی، زمان به سادگی با میزان خوردگی در محیط های متفاوت و با میزان خوردگی متفاوت نشان داده می شود. رابطه بین میزان خوردگی و زمان در شکل - 1 - در محیط های مختلف - با شدت خوردگی کم، متوسط و زیاد - نشان داده می شود. منحنی های شکل - 1 - بر اساس داده های - 1998 - val است.سرعت های نشان داده شده ی خوردگی که توسط - 19994 - ohir etal تخمین زده شد،در جدول - 1 - فهرست بندی می شوند.
