بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر تقویت سازههای بتنآرمه مورد توجه زیادی قرار گرفته که در این میان تقویت دالهای دوطرفه برای افزایش مقاومت برش منگنهای کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. مزایای دالهای دوطرفه به ویژه دالهای تخت سبب کاربرد زیاد این نوع سازه شده است؛ ولی این سیستمها با مشکلاتی مانند خیز زیاد و برش منگنهای روبرو است. در این تحقیق تقویت برش منگنهای دالهای تخت با استفاده از روش شیارزنی و میلگرد مورد بررسی قرار میگیرد.
برای این منظور ابتدا مدل اجزا محدود در نرمافزار ABAQUS توسعه داده شده و ویژگیهای غیرخطی مصالح منظور شد. 3 نمونه دال بتن مسلح به ابعاد 1000×1000×100 میلیمتر و با درصد فولاد کششی و بتن با مقاومت فشاری یکسان مدلسازی شد. 2 نمونه با استفاده از میلگرد داخل شیار به روش EBRIG تقویت شدند و یک نمونه به عنوان نمونه کنترلی تقویت نشده مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج این بررسی نشان داد که تکنیک استفاده شده در دالهای تخت، علاوه بر افزایش ظرفیت برشی، تغییر در وضعیت گسیختگی ترد به رفتار با گسیختگی شکلپذیر یا خمشی را به همراه داشت.
واژگان کلیدی: مقاومسازی، دال تخت، برش منگنهای، شیارزنی، تحلیل اجزا محدود
مقدمه
دال تخت بتن مسلح یکی از سیستمهای مرسوم سازهای است. این دال برای پوشش کف در ساختمانهای با بارهای سبک، مانند آپارتمانهای مسکونی، و با دهانههای 4 5 تا 6 متر مناسب و اقتصادی است. عدم وجود تیر در این قابها، موجب آسانی اجرا، افزایش سرعت ساخت و ساز، افزایش ارتفاع خالص طبقه و کاهش ارتفاع کلی ساختمان میشود. با این وجود، خطر شکست ترد منگنهای در اتصالات دال ستون باعث میشود که این سیستمها مستعد خرابی پیشروندهای باشند که با بروز گسیختگی در یک اتصال همراه خواهد بود. این نوع شکست با تغییر شکلهای کمی همراه است و به دلیل ماهیت ترد آن که نداشتن علائم هشداردهنده قبل از بروز میباشد، دلخواه نیست.
منطقه مستعد شکست منگنهای
عوامل زیادی بر ساز و کار شکست اتصالات مؤثر است که به عنوان مهمترین عامل، میتوان از میزان فولاد اتصال نام برد. در این زمینه میتوان به پژوهشها و نمودارهایی که به وسیلهی ارائه شده است، اشاره نمود. در این نمودارها تفاوت در رفتار اتصال تحت تأثیر میزان آرماتور به خوبی دیده میشود. اگرچه بار نهایی اتصال در شکست خمشی، کمتر از شکست برشی است؛ ولی میزان تغییر شکل بعد از بار نهایی در این نوع شکست بیشتر بوده و به عبارت بهتر، شکلپذیری اتصال در این نوع شکست بیشتر خواهد بود. عوامل دیگری از جمله مقاومت بتن و وجود آرماتور در وجه فشاری اتصال نیز بر ماهیت رفتاری اتصال تأثیرگذار است. در رابطه ارائه شده در آییننامه ACI مقاومت برشی نهایی دال برابر کوچکترین مقدار حاصل از روابط زیر میباشد.
در روابط فوق مقاومت فشاری نمونه استوانهای بتن بر حسب مگاپاسکال و محیط مقطع بحرانی در فاصله 0.5d از وجه ستون میباشد. مقدار این پارامتر برای دال با ستون مربعی به ضلع c برابر 4 - c+d - است. برابر نسبت طول به عرض ستون و برای ستونهای داخلی، لبه و ستونهای گوشه به ترتیب برابر 40، 30 و 20 میباشد.. در سال 2010 همچنین، مستوفینژاد و حاج رسولیها به منظور شناخت پارامترهای تأثیرگذار بر روش شیارزنی و تلاش جهت بهبود عملکرد تیرهای تقویت شده با این روش تحقیقاتی را آغاز کردند.
مستوفینژاد و شاملی در سال 2010، با ترکیب سه روش EBR، NSM و EBROG روش ترکیبی جدید را معرفی نمودند.آنان با انجام آزمایش خمش چهار نقطهای بر روی 36 عدد تیر بتنی غیر مسلح به بررسی تأثیر تعداد لایههای ورق FRP و نیز مقایسه عملکرد هر یک از روشهای بدون آمادهسازی سطحی، با آمادهسازی سطحی، شیارزنی و روش ترکیبی جدید پرداختند.
مدلسازی و مشخصات مدلها
برای مدلسازی دالها و مشاهده تأثیر تقویتکنندهها بر ظرفیت اتصال، تحلیلها با استفاده از نرمافزار اجزاء محدود ABAQUS و با در نظر گرفتن تغیرشکلهای بزرگ غیرخطی به همراه غیرخطی هندسی و مصالح در حالت تحلیل سه بعدی انجام گرفت. در این برنامه برای مدلسازی بتن از المان 8 گرهای C3D8R و برای مدلسازی آرماتورها از المان دو گرهای میلهای T3D2 بهره برده شد. بارگذاری به صورت تغییرمکان افزاینده بر تمامی نمونهها توسط یک ورق فولادی به ابعاد 100×100 میلیمتر بر دال وارد میشود.
