بخشی از مقاله
خلاصه
از مسائل مهم 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. اتصال این ورقها به تیر بتن مسلح میتواند باعث افزایش ظرفیت خمشی و یا برشی تیر شود. علاوه بر آن این نوع تقویت میتواند باعث کنترل تغییرشکلها و کاهش ترکخوردگی تیر نیز گردد.
هدف اصلی تحقیق بررسی رفتار تیرهای بتن مسلح تقویت شده با ورقهای فولادی با در نظر گرفتن تأثیر تغییرات عرض ورق تقویتی و تأثیر استفاده از ورق فولادی در وجوه فشاری و کششی به منظور بررسی ویژگیهای رفتاری تیرهای بتن مسلح تقویت شده در خمش است.
.1 مقدمه
اتصال ورقهای فولادی به یک وجه مشخص تیر بتن مسلح یکی از روشهای تقویت این اعضا میباشد. اتصال این ورقها به تیر بتن مسلح میتواند باعث افزایش ظرفیت خمشی و یا برشی تیر شود. علاوه بر آن این نوع تقویت میتواند باعث کنترل تغییرشکلها و کاهش ترکخوردگی تیر نیز گردد. کارایی استفاده از ورقهای فولادی در تقویت اعضا متأثر از مسائل مختلفی است که از میان آنها میتوان به ابعاد ورق فولادی، آرایش میلمهارها و نوع اتصال ورق به تیر اشاره کرد.
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 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.
.2 آشنایی با پدیده جداشدگی و اثرات آن بر رفتار اعضای تقویت شده
هرچند تقویت اعضای بتن مسلح با استفاده از ورقهای فولادی یک روش سریع و مناسب برای تقویت میباشد، اما جداشدگی زود هنگام ورقها باعث کاهش ظرفیت و ترد شدن رفتار میشوند. از متداولترین روشهای تقویت دالها و یا تیرهای فولادی همانگونه که درشکل 1 مشاهده میشود قرار دادن ورقهای فولادی در وجه کششی است .[6]
شکل -1 تقویت دالها و یا تیرها با ورق فولادی
تحقیقات نشان داده است که این ورقها همانگونه که در اشکال زیر نشان داده شده است تحت تاثیر 3 نوع جداشدگی ممکن است قرار گیرند. جداشدگی نوع اول جداشدگی محوری AIC1 نام دارد و در شکل 2 نشان داده شده است. شکلگیری این نوع جداشدگی با یک ترک خمشی و یا خمش-برشی است که با توسعه ترک به تدریج ورق از سطح بتنی جدا میشود. این نوع از جداشدگی متداولترین نوع جداشدن ورق از بستر بتنی است.
شکل -2 جداشدگی [6] AIC
نوع دیگر جداشدگی ورق از بستر بتنی جداشدگی تحت ترک قطری بحرانی است همانگونه که در شکل 3 نشان داده شده است این جداشدگی با شکلگیری یک ترک قطری آغاز شده و با توسعه ترک به سمت انتهای ورق ادامه مییابد تا در نهایت ورق از بستر بتنی جدا شود.
شکل -3 جداشدگی تحت ترک قطری بحرانی
نوع دیگر جداشدگی جداشدگی خمشی انتهای ورق است نحوه این نوع جداشدگی در شکل 4 نشان داده شده است. با افزایش میزان انحنای تیر تحت بارگذاری به علت تمایل ورق در باقی ماندن به صورت افقی این نوع جداشدگی رخ میدهد. بر خلاف دو نوع جداشدگی دیگر این نوع جداشدگی از انتهای ورق آغاز و به سمت وسط دهانه پیشروی میکند.
شکل -4 جداشدگی خمشی انتهای ورق [6]
.3 روش مدلسازی
شبیهسازی نمونهها با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی به وسیله نرمافزار آباکوس [7] انجام شده است. رفتار غیرخطی بتن با استفاده از مدل خسارت خمیری و رفتار غیرخطی میلگردها با استفاده از مدل رفتاری خمیری کلاسیک فلزات مدلسازی شده است. به منظور مدلسازی پدیده جداشدگی ورق از بستر بتنی از المان چسبنده استفاده شده است. به منظور مدلسازی لغزش بین میلگرد و بتن پیرامون آن با استفاده از فنرهای غیرخطی درجات آزادی گرهی وابسته شده است.
