بخشی از مقاله
خلاصه:
شکل پذیری سازه های بتن آرمه از مهمترین ملاحظاتی است که باید در طراحی این گونه سازه ها مد نظر طراحان قرار گیرد. از طرفی در اجرای سازه های بتن آرمه معمولاً اتصالات چندان مورد توجه واقع نمی شوند، به گونه ای که ضوابط خاص آیین نامه ها در مورد اتصالات از قبیل آرماتورگذاری عرضی اتصالمعمولاً، رعایت نمی شوند.
در این پژوهش هدف اصلی بررسی امکان افزایش شکل پذیری اتصالات بتن آرمه با استفاده از ورقه های FRP می باشد. بدین منظور سه اتصال مبنا تعریف گردیده شد. اولین اتصال دارای تیر ضعیف و ستون قوی، دومین اتصال دارای تیر قویتر نسبت به اتصال اول و سومین اتصال شبیه به اتصال اول با این تفاوت که آرماتورگذاری عرضی اتصال ضوابط خاص فصل 21 آیین نامه را ارضاء نمی کرد. سپس ورقه های FRP در هر سه حالت برای نمونه ها در نظر گرفته شد.نمونه ها تحت بارگذاری قرار داده شد و در نهایت نمونه اول دارای افزایش شکل پذیری 21 درصد، نمونه دوم هسته اتصال دارای شکت و نمونه سوم 25 درصد کاهش شکل پذیری را نسبت به نمونه مبنا دارا بود.
مقدمه
اتصالات یکی از اجزا مهم سازه های بتن آرمه محسوب می شود. زمانی که یک سازه بتن آرمه برای تحمل بار زلزله طرح می گردد، انتظار می رود سازه در برابر زلزله های متوسط بدون آسیب دیدگی مقاومت کند، در برابر زلزله های شدید که برای عمر مفید آن پیش بینی می شود بدون آسیب دیدگی جدی مقاومت کند و در برابر زلزله های شدید غیر عادی، دچار تخریب کلی نگردد.
زمانی که قاب خمشی بتن آرمه تحت اثر نیروهای جانبی ناشی از زلزله قرار می گیرند، در اتصالات آن نیروی های برشی قابل توجهی ایجاد می شود، ایجاد این نیروهای برشی با تغییر شکل های زیادی همراه است. بنابراین اتصالات سازه های بتن آرمه علاوه بر مقاومت، باید از شکل پذیری کافی نیز برخوردار باشند. برای اتصالات بتن آرمه در یک قاب خمشی شکل پذیر، بایستی مقدار قابل توجهی آرماتور عرضی در تیر و ستون قرار داده شود که این عامل باعث می شود که در ناحیه اتصال بتن ریزی بسیار دشوار گردد. از طرف دیگر رفتار اتصالات ماهیتاً پیچیده است و عوامل مختلفی بر رفتار اتصالات بتن آرمه اثر می گذارند
در مورد بررسی رفتار اتصالات و طراحی آنها، سه تقسیم بندی کلی از اتصالات بتن آرمه وجود دارد. این سه تقسیم بندی عبارتند از:
· تقسیم بندی بر اساس شکل اتصال
· تقسیم بندی بر اساس شرایط بارگذاری و نحوه تغییر شکل اتصال تحت اثر بار زلزله
· تقسیم بندی بر اساس تشکیل ناحیه پلاستیک در قاب
براساس شکل اتصال و محل آن در قاب خمشی، اتصالات تیر- ستون به سه دسته تقسیم می شوند. این سه دسته که در شکل1 نشان داده شده اند، عبارتند از:
➢ اتصال داخلی
➢ اتصال خارجی
➢ اتصال گوشه
که رفتار اتصالات گوشه به دلیل آنکه هسته اتصال از محصور شدکی کمتری برخوردار است از دو نوع دیگر اتصالات بحرانی تر است، و پس از آن رفتار اتصالات خارجی بحرانی تر از اتصالات داخلی است.
- اتصال گوشه
- اتصال خارجی
- اتصال داخلی
شکل :1 انواع اتصالات در قاب خمشی
یکی از مهمترین ملاحظاتی که باید علاوه بر مقاومت نهایی و سرویس دهی در یک سازه بتن آرمه در نظر گرفت مساله شکل پذیری آن سازه می باشد. نکته مهم آن است که مطمئن شویم سازه در یک واقعه ناگهانی مانند زلزله تحت اثر باری نزدیک به بار نهایی رفتار شکل پذیری از خود نشان می دهد. این به آن معنی است که سازه نه تنها در اثر شکست ترد دچار خرابی نگردد، بلکه توانایی تحمل تغییر شکل های بزرگ در نزدیکی بار نهایی خود را نیز داشته باشد. ایجاد این تغییر شکل های زیاد قبل از خرابی موجب آگاهی ساکنین قبل از خرابی آن شده و ایمنی لازم وجود خواهد داشت.
تقویت اتصالات بتن آرمه به صورت خارجی و با استفاده از ژاکت بتنی ایده ای است که می توان آن را جدید دانست. امروزه برای تقویت اتصالات بتن آرمه از کاپوزیت های FRP استفاده می گردد. در این زمینه مسلم1 به بررسی مقاومت خمشی و شکل پذیری اتصالات تقویت شده با ورقه های FRP پرداخته است. در تحقیق انجام شده توسط او 6 نمونه اتصال داخلی با مقیاس 21 تحت بار چرخه ای مورد بررسی قرار گرفتند.
از این مجموعه 2 اتصال ابتدا تا نزدیک شکست تحت بارگذاری واقع شدند. سپس با تزریق اپوکسی و نیز با استفاده از ورقه های FRP،تقویت اتصال صورت گرفته و مجدداً آزمایش انجام گردید. 4 نمونه دیگر از ابتدا تقویت و آزمایش شدند. همچنین در این تحقیق از دو نوع FRP، از جنس الیاف شیشه و الیاف کربن استفاده گردیده است. مهمترین نتیجه این تحقیق را می توان در افزایش شکل پذیری نمونه های تقویت شده تا حدود 42% نسبت به نمونه تقویت نشده دانست.
در این مقاله هدف اصلی بهبود شکل پذیری اتصالات بتن آرمه با استفاده از ورقه های FRP می باشد. به این منظور تعدادی اتصال بتن ارمه کناری با استفاده از ورقه های FRP به شکل های گوناگون تقویت شده است. در بعضی از حالت ها یک اتصال به حدود 40 صورت تقویت گردیده است. بار اعمال شده به صورت استاتیکی می باشد.
اتصالات تقویت نشده ای که در این مقاله در نظر گرفته شده اند مبین سه حالت عملی در اجرای اتصالات هستند:
1. اتصالی که تمام ضوابط ACI 352 در طرح و اجرای آن رعایت شده است. این اتصال تیر ضعیف و ستون قوی دارد.
2. اتصالی که ضوابط فصل بسیت و یکم ACI 318 در مورد آرماتور گذاری برشی ناحیه اتصال رعایت نشده است ولی تیر و ستون آن مانند حالت 1 است.
3. اتصلی که از نظر آرماتور گذاری برشی مشکلی ندارد ولی تیر آن از نظر مقدار آرماتور طولی در حد آیین نامه ای است.
مواد و روش ها:
ابتدا توضیح مختصری در مورد ضوابط فصل 21 آیین نامه ACI318-1999 در مورد آرماتورهای طولی و عرضی تیر و ستون توضیح داده شده است .[4] اینکه در مورد تیر آیین نامه حداکثر نسبت آرماتور طولی ستون را بین 1 و 6 درصد محدود می کند. در مورد آرماتورهای عرضی در تیر و ستون، آیین نامه دو ناحیه متفاوت را در نظر می گیرد. این دو ناحیه در شکل 2 نشان داده شده است.
