بخشی از مقاله
چکیده
رفتار غیرارتجاعی بتن با شروع ترکهای بین دانهبندی و خمیرسیمان یا ملات آن آغاز میشود و این پدیده تاثیر بسیار زیادی بر قسمت دوم منحنی تنش- کرنش بتن میگذارد. همچنین رفتار بتن بر اثر محصورشدن از لحظهای که ترکهای داخلی شکل می گیرند و موجب ازدیاد حجم میشوند تغییرات چشمگیری دارد. بنابراین بررسی بتن محصور در طرح لرزهای سازه ها از اهمیت ویژهای برخوردار است.FEMA 356 و ATC-40 نیز مشخصات نیرو- تغییرشکل مفصلهای P - u y - L Pپلاستیک را بصورت جابجاییها یا دورانهای مطلق - یا - معرفی میکند. برای سازههای بتن آرمه با
شکلپذیری معمولی جداولی در آیین نامه های فوق ارائه شده است ولی در این تحقیق برای نمونههای باشکلپذیری ویژه چرخشهای پلاستیک با توجه به روابط تنش- کرنش بتنمحصور محاسبه میشود. رفتار و مقاومت بتن در حالت عادی و محصورشده تفاوتهای زیادی را با یکدیگر دارند. شیوه محصورکردن بتن تاثیر مستقیم در این تفاوت دارد. چرخش مفصل پلاستیک نسبت به یک سمت مقطع بحرانی محاسبه شده است.
کلمات کلیدی: بتن محصور، قاب خمشی، شکلپذیری ویژه، چرخش مفصل پلاستیک، تغییرشکلهای نهایی.
-1 مقدمه
رفتار و مقاومت بتن در حالت عادی و محصور شده تفاوتهای زیادی را با یکدیگر دارند. شیوه محصور کردن بتن تاثیر مستقیم در این تفاوت دارد. رفتار غیرارتجاعی بتن با شروع ترکهای بین دانه بندی و خمیرسیمان یا ملات آن آغاز میشود و این پدیده تاثیر بسیار زیادی بر قسمت دوم منحنی تنش- کرنش بتن میگذارد. همچنین رفتار بتن بر اثر محصور شدن از لحظهای که ترکهای داخلی شکل میگیرند وموجب ازدیاد حجم میشوند تغییرات چشمگیری دارد. بنابراین بررسی بتن محصور در طرح لرزه ای سازه ها از اهمیت ویژه ای برخورداراست.
-2 عوامل موثر بر محصورکردن
عواملی که بر محصورکردن بتن اثر دارد و باید در مدلهای منحنی تنش- کرنش دخالت داده شود، عبارتست از:
-1 نسبت حجمی فولادهای عرضی - - h این نسبت بصورت حجمی است، یعنینسبت حجم خاموتها به حج هسته ای است، که محصور شده است. محاسبه هسته محصور باید از محور
خاموتها درنظر گرفته شود. روشن است که با افزایش این نسبت،مقاومت و شکلپذیری بتن محصور نیز افزایش مییابد.
-2مقاومت جاری شدن خاموتها - f yh - کاملا معلوم است که هرقدر مقاومت جاری شدن خاموتها بیشترباشد، اثر محصورشدن بتن بیشتر خواهد بود، زیرا به عنوان یک عامل بازدارنده در تغییرشکل جانبی نقش بسزایی دارد.
-3مقاومت فشاری بتن - - f ' c
هرقدر مقاومت بتن بیشتر باشد رفتار آن تردتر و شکل پذیری آن هم از بتن معمولی کمتر است. مضافا اینکه، برای یک نیروی محوری معین و ثابت، افزایش ابعاد جانبی - براثر ضریب پواسون - در بتن معمولی، یعنی بتن با مقاومت کم، بیشتر است. پس ضرورت محصور کردن این نوع بتن بیشتر می شود، بویژه اینکه اگر از بتن با مقاومت بالا استفاده شود، خاموتها تحت تنش بیشتر واقع می شوند. لذا افزایش مقاومت بتن یا کاهش آن برمحصور کردن اثر مستقیم دارد.
-4 فاصله خاموتها یقینا با کم کردن فاصله خاموتها هسته ای که باید محصور شود،دارای ابعاد کمتری خواهد بود و بخوبی تحت اثر تنشهای محصورشدگی قرار می گیرد و اثر آن بیشتر می شود. از طرفی با کم کردن فاصله خاموتها از کمانه شدن فولادهای طولی نیز جلوگیری می شود.
-5 آرایش خاموتها باتوجه به نوع آرایش خاموتها اثر محصورشدن تحت تاثیر قرار می گیرد. مثلا آرایشی که بتن را بیشتر محصورکند، مطلوبتراست یعنی مقاومت وشکل پذیری بیشتری را نتیجه می دهد.
-6 فولادهای طولی فولادهای طولی نیز به سهم خود در محصور کردن نقش دارند ولی هرقدر آنها بیکدیگر نزدیکتر باشند، اثر آنها بیشتر خواهد بود و از افزایش ابعاد جانبی جلوگیری می کنند. نکته دیگر در این مورد قطر این فولادهاست، که هرقدر بیشتر باشد اثر آنها در محصور کردن بیشتر است.
-7 شدت بارگذاری وقتی بحث زلزله و اثر آن برسازه مطرح است، باید بجای استفاده از شدت بار از نرخ کرنش در اثر بارهای وارده استفاده کرد. چنانچه در شرای بارگذاری استاتیکی نرخ کرنش افزایش یابد موجب افزایش مقاومت بتن می شود و اگر کاهش یابد مقاومت بتن کاهش یافته و شیب منحنی تنش- کرنش در قسمت کاهشی نقصان می یابد. تاکنون چنین مشخص شده است که براثر نیروهای دینامیکی و از آن جمله زلزله، که نرخ کرنش دینامیکی ایجاد می کند، گاهی اثر مثبت و گاهی اثر منفی بر بتن حصور خواهد داشت.
-8 توزیع کرنش توزیع کرنش در مقاطع مختلف اجزاء سازه ای بستگی به نوع بارگذاری دارد، بطور مثال خروج از مرکزیت بارمحوری در ستونها از جمله مواردی است که توزیع کرنش بر بتن محصور شده تاثیری ندارد، لیکن شکل پذیری مقطع را تحت تاثیر قرار می دهد.[8] و [10]
-3 ایده ال سازی تغییر شکلهای نهائی محاسبه شده از انحناءها
در شکل 1 قسمتی از یک عضو خمشی بتنی که به انحناء نهائی وممان خمشی نهائی در مقطع بحرانی دست یافته را مشاهده می نمائیم. انتهای A عضو، برای مثال بصورت انتهای آزاد طره بدون خمش است و انتهای B اتصال به تکیه گاه مانند ستون دارد. توزیع انحناء در طول عضو رسم شده است، ناحیه انحناء غیرالاستیک در طول قسمتی از تیر منتشر شده است این ناحیه دست کم در جایی میباشد که ممان خمشی از ممان تسلیم مقطع تجاوز میکند. در نواحی تیر انحناء بالا و پائین میرود که این به دلیل افزایش سختی عضو بین
