بخشی از مقاله
خلاصه
زمین لرزه پدیدهای است طبیعی و غیرقابل اجتناب، تحقیقات و گزارشهای موجود در زمینه شکست سازه های بتنی در اثر زمین لرزه نشان می دهد که اغلب سازه ها در اتصالات دچار ضعف و شکست شدهاند. هنگام وقوع زمین لرزه اتصال تیر به ستون در سازههای قاب خمشی مسلح، دچار تنشهای زیادی میشود. لذا مقاوم سازی اتصالات بتن آرمه یکی از موثرترین راههای کاهش خسارات ناشی از زلزله می باشد.
در تحقیق حاضر به بررسی رفتار اتصالات بتنی تقویت شده با جکت های فولادی توسط نرم افزار Abaqus پرداخته شده است. در این مقاله منحصرا به بررسی اثر طول تسلیح ناحیه تقویت شده با استفاده از آنالیز استاتیک غیرخطی پرداخته شده و با نتایج مدل فیزیکی آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت است. نتایج نشان میدهد استفاده از جکت های فولادی رفتار اتصال را بهبود بخشیده و ضریب شکل پذیری اتصال را تا %40 افزایش داده است.
.1 مقدمه
سازه های بتن آرمه به عنوان بخش گسترده ای از سازه ها، چنان چه بر حسب محاسبات دقیق و روابط شکل پذیری طراحی و اجرا شوند، ساختمان های بسیار مطلوبی خواهند بود. اما کیفیت ساخت در برخی از ساختمان ها به دلایل مختلف بسیار نامطلوب است.
کیفیت بد بتن، آرماتور گذاری نامناسب، اجرای بد بتن ریزی، مصالح نامرغوب و ... از مشکلات این سازههاست . علاوه بر این، رعایت ضوابط شکل پذیری، در طراحی و ساخت این بناها ضروریست که می توان گفت به ندرت در ایران رعایت میشود.
آزمایش ها و تجارب زلزله های گذشته نشان می دهد ساختمان های بتنی که سیستم لرزه بر آنها، فقط قاب خمشی است، در مقایسه با قاب هایی که از دیوار برشی بهره می گیرند، عملکرد ضعیف تری دارند. علت این امر تمرکز تخریب در اتصالات است و به دلیل ضعف ذاتی اتصالات بتنی، آسیب پذیری این نوع سازه ها زیاد است.
به طور کلی در کنار این مساله یکی از عوامل مهم در شکل پذیری اتصال را می توان محصور شدگی بتن اتصال دانست در واقع اگر بتوان شرایطی را فراهم کرد که بتن ناحیه فشاری کمی دیرتر دچار شکست گردد، شاید آرماتورهای کششی بتواند با تحمل کرنش های بیشتر به شکل پذیری مقطع کمک کند.
برای مقاوم سازی، روش های مختلفی مانند مرمت موضعی، استفاده از پوشش بتنی، استفاده از پوشش فولادی و غیره تحت عنوان روش های کلاسیک مقاوم سازی وجود دارد. یکی از روش های نوین که در سال های اخیر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته مقاوم سازی سازه ها با استفاده از جکت های فولادی مستهلک کننده انرژی می باشد. در بسیاری از موارد مقاوم سازی انجام شده حتی سبب خسارت بیشتر در زمان وقوع زلزله میشود چرا که بسیاری از عملیات مقاوم سازی در کشور بر اساس افزایش سختی بدون در نظر گرفتن شکلپذیری کافی سازه انجام می گیرد و نتیجه نامناسبی در هنگام بروز زلزله در بر خواهد داشت.
حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه -زلزله موجب گردیده است تا نوسازی و بهسازی در سال های اخیر از روش های نوین و مصالح جدیدی بهره گیرند که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است. در میان این نوع آوری ها، steel dissipation jackets - SDJ - - جکت های فولادی مستهلک کننده انرژی - از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشد.
.2 طرح موضوع
جکت های فولادی مستهلک کننده انرژی زمانی به کار می روند که اتصالات تیر-ستون های بتنی دچار آسیب دیدگی شده باشند یا مقاومت لرزه ای آنها ناکافی باشد. در صورت امکان، ژاکت های دور تا دور ستون ها یا و در غیر اینصورت در محل اتصال تیر به ستون اجرا می شوند. سیستم های مقاوم سازی جکت های فولادی به صورت یک عضو تقویت کننده ی اضافی در محل اتصال تیر به ستون استفاده می شود
با توجه به این نکته که بهبود رفتار اتصالات یکی از مسائل مهم و مورد بحث در مهندسی عمران بوده و هست بنابراین در این تحقیق سعی شده است با استفاده از نرم افزار Abaqus شکلپذیری اتصالات بتن آرمه که به وسیله جکت های فولادی مستهلک کننده انرژی تقویت گردیدهاند، مورد ارزیابی قرار گیرد.
تحقیق حاضر با درک اهمیت این موضوع در تلاش است تا کارایی جکتهای فولادی در ناحیه اتصال تیر - ستون را بررسی نماید در نتیجه با انجام مطالعات کتابخانهای گسترده به آخرین یافتهها در زمینه تحقیق مورد بحث دست یابد.
به منظور بررسی رفتار لرزهای اتصالات با کمک جکتهای مستهلک کننده انرژی، دو اتصال خارجی مورد تقویت قرار میگیرند . نبشی و تسمههای فولادی ضد زنگ به صورت خارجی بر روی اتصالات چسبانده و محل اتصال را محصور میکنند، لذا برای مدلسازی عددی و تحلیل اجزای محدود سیستم ذکر شده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده خواهد شد تا در نهایت رفتار لرزهای اتصالات مربوطه را بهبود بخشد. از اهداف تحقیق حاضر می توان به تلاش برای افزایش میزان سختی اتصال، افزایش میزان مقاومت و باربری نهایی اتصال، بهبود و شکلپذیری اتصال و افزایش استهلاک انرژی اشاره نمود.
.3 تشریح مدلهای آزمایشگاهی
در این تحقیق برای بررسی صحت مدلسازی، نمونه اتصال مقاومسازی شده با SDJ تحت اثر جابجایی سیکلی که توسط Santarsiero Giuseppe و همکاران در سال 2015 میلادی و در دانشگاه Basilicata ایتالیا مورد آزمایش قرار گرفته است، توسط نرم افزار المان محدود Abaqus تحت اثر همان جابجایی مدلسازی شده و نتایج بدست آمده با نتایج نمونه آزمایش شده مقایسه گردیده است.
.4 مدل فیزیکی
مجموعهای از اتصالات کناری بتن آرمه برای این آزمایش توسط Santarsiero Giuseppe انتخاب شدند که مشخصات ابعاد و آرماتورگذاری آن مانند جدول شماره 1 و شکل شماره 1 می باشد. مطابق شکل ستونها اعضاء افقی و تیرها اعضاء عمودی هستند. درنمونه مورد نظر تقویت فولادی طولی در اعضاء تیر و ستون با هدف شبیه سازی رفتار نمونه ها با ستون ضعیف و تیر قوی تشکیل میشود.
جدول 1مقطع و میزان آرماتورها در اتصال کناری - تیر قوی-ستون ضعیف -
