بخشی از مقاله
چکیده
در دوران بهرهبرداری و یا در هنگام ساخت و نصب، سازههای بتن مسلح ممکن است دچار خساراتی شوند. برای ترمیم این سازهها الیاف پلیمری - Fiber Reinforced Polymer - به طور گستردهای استفاده میشوند. روشهایی متعددی برای مقاومسازی سازههای بتن مسلح با استفاده از الیاف پلیمری - FRP - وجود دارد. در این میان استفاده از روش نصب در نزدیک سطح - Near Surface Mounted - نتایج امید بخشی را نشان داده است. در این پژوهش یک برنامه آزمایشگاهی برای ارزیابی روش نصب در نزدیک سطح - NSM - برای ترمیم تیرهای عمیق بتن مسلح ارائه شد. دو تیر عمیق بزرگ مقیاس - یکی سالم و دیگری خسارت دیده - در این پژوهش بررسی شدند. تیر ترمیم شده به روش NSM توانست با حفظ شکل پذیری مناسب به %81 از بار نهایی تیر سالم دستیابد که نشان از موفقیت استفاده از این روش بود.
-1 مقدمه
در دوران بهرهبرداری و یا در هنگام طراحی و ساخت، سازههای بتن مسلح ممکن است به علت مشکلاتی نظیر خوردگی آرماتورها، اشتباه در طراحی و ساخت، افزایش بارهای بهرهبرداری و خرابیهای پیشبینی نشده دچار خساراتی شوند .[1] مقاومسازی سازههای خسارت دیده صرفه اقتصادی بالایی در مقابل ساخت مجدد آنها دارد. بین روشهایی که برای مقاومسازی سازههای بتن مسلح وجود دارد، روش تسلیح با اتصال خارجی - Externally Bonded Reinforcement - ، رایج ترین روش است . [2-3] در این روش بعد از آمادهسازی سطحی ورقههایی از الیاف پلیمری - FRP - به وسیله چسب بر وجه کششی تیر یا دال بتنی چسبانده می شود.
استفاده از این روش موجب بهرهمندی سازه از ویژگیهای منحصر به فرد الیاف پلیمری - FRP - نظیر نسبت مقاومت به وزن بالا و مقاومت در مقابل عوامل محیطی خورنده میشود. اما جداشدگی زودرس ورقه های FRP از سطح بتن به علت عدم هماهنگی مقاومت بتن و الیاف پلیمری و همچنین عملکرد نامناسب اعضای تقویت شده در مقابل حرارت میتواند از جمله ضعفهای مهم این روش باشد. برای غلبه بر این ضعف ها روشهای متعددی بررسی شدند؛ روش نصب در نزدیک سطح - NSM - یکی از قابل قبولترین آنها است .
[4-6] در این روش به جای استفاده از ورق های FRP، از میلههای FRP استفاده می شود. این میلهها در شیارهای داخل پوشش بتنی قرار داده شده و با چسب مخصوص به عضو سازهای متصل میشوند .[1] باتوجه به سطح بسیار بزرگتر درگیری بتن با FRP ، روش NSM نیاز به طول مهاری کمتری دارد .[6] همانطور که در این پژوهش نشان داده میشود، این طول مهاری نیز با استفاده از روش سوراخ زنی قابل حذف است. پس دقیقا در نواحی که نیاز به تقویت دارند از آن استفاده می شود. این کار ضمن عدم ایجاد تغییرات گسترده در نواحی سالم اعضای بتنی به صرفه جویی در مصرف مصالح کمک خواهد کرد.
در این پژوهش، روش NSM برای مقاوم سازی تیرهای عمیق بتن مسلح خسارت دیده به صورت آزمایشگاهی ارزیابی میشود. بر این اساس دو نمونه مشابه در نظر گرفته شد. یکی از این نمونهها خسارت دیده بود و عملکرد آن بر اساس یک نمونهی بدون خسارت ارزیابی شد. بر خلاف روش NSM معمولی در این پژوهش از ه سته فولادی با لایههایی از الیاف کربن ا ستفاده شد. این کار باعث صرفه جویی در م صرف CFRP می شود. همچنین برای غلبه بر مشکل جدا شدگی میلههای بتنی از سطح از روش سوراخ زنی برای مهار کردن میلههای روش NSM استفاده شد.
-2 برنامه آزمایشگاهی
-1-2 مشخصات و طراحی نمونهها
برای بررسی روش مقاوم سازی بر تیرهای عمیق بتن مسلح خسارت دیده دو تیر عمیق با بازشو RC 1 - و - RC#2 با هندسه مشابه در نظر گرفته شد - شکل . - 1 این تیرها بر اساس روش بست و بند با در نظر گرفتن بار طراحی برابر با 99 kN طراحی شدند. مدل خرپایی نمونهها براساس روش بهینهسازی همگن کامل تعیین شد .[7] برای طراحی نمونهها به روش بست و بند از نرمافزار CAST استفاده شد .[8] این نرمافزار بر مبنای طراحی دستی ارائه شده در پیوست A آیین نامه [9] ACI-318 شکل گرفته است و تنها به سادهسازی محاسبات کمک میکند.
برای طراحی نمونههای بتن مسلح از ضرایب [3] ACI-318 برای تعیین مقاومت دستکها و کشها استفاده شد. در طول طراحی چون مقاومتهای واقعی مصالح فرض شده بودند، ضرایب کاهش مقاومت ، واحد در نظر گرفته شدند. همچنین با توجه به مدل اولیه نمونهها یکی از تکیهگاه به صورت غلتکی - با واکنش عمودی - و تکیهگاه دیگر مفصلی - با دو واکنش - مدل شدند. در شکل 7 طرح خرپایی نمونههای RC 1 و RC 2 مشخص شده است. شکل: 1 مشخصات هندسی نمونهی RC 1 و RC 2
-2-2 آرایش میلگردهای نمونهها
آرایش تقویت حاصل از طراحی نمونهی RC 1 در شکل 3 قابل مشاهده است. آرایش تقویت در ناحیه برنولی حول بازشو نیاز به توجه ویژهای دارد. طبق توصیهی [9] ACI-318 برش در این ناحیه با قوانین برش در اعضای عادی باید کنترل شود. اما به علت نبود امکان تعیین برش با توجه به مدل بست و بند - طرح الاستیک - از آرماتور حداقل خمشی و برشی در این ناحیه استفاده شد - شکل . - 3 برای مهاری میلگردها در تکیهگاه از صفحات فولاد استفاده شد. شکل: 2 طرح خرپایی نمونههای RC 1 و RC 2 در نرمافزار CAST شکل: 3 آرایش تقویت نمونهی RC 1
نمونه RC 2 نیز با طرحی مشابه نمونه ی RC 1 ساخته شد. اما با توجه به اینکه براساس روش بست و بند هیچ گونه نیروی در ناحیهی زیر بازشو وجود نداشت در طرح اولیه میلگردهای زیر بازشو کمی کوتاهتر در نظر گرفته شدند - شکل . - 4 این مسئله باعث ایجاد ترکی عمیق در گوشه پایین و سمت راست بازشو و متعاقبا پدید آمدن ترکی دیگر در ناحیه سمت چپ و بالای بازشو در نمونه ی RC 2 شد - شکل . - 4 شکل: 4 آرایش تقویت و نمایش محل خسارت نمونهی RC#2
