بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای گذشته چندین زمینلرزه نیاز تحقیقات برای بهبود ایمنی سازههای موجود را نشان دادند که تبدیل به یک منبع مهم اطلاعات برای بهبود روشهای طراحی جدید و تکامل کدها و دستورالعملها در ارتباط با رفتار عناصر بتن مسلح که در معرض بارگذاری محوری متغیر و خمش دومحوره چرخهای هستند، بهعنوان یک موضوع تحقیق بسیار مهم آزمایشگاهی به رسمیت شناختهشده است. رفتار چرخهای ستونهای بتن مسلح هدف مطالعات تجربی گذشته بوده که اغلب بر بارگذاری یکطرفه ستونها تحت شرایط بارمحوری ثابت متمرکزشده است. در این کار پژوهشی؛ آزمونهای موجود بر ستونهای بتن مسلح تحت بار دومحوره و بارمحوری متغیر بازبینیشده است؛ که یافتههای اصلی آنها در زیر قرارگرفته و این یافتههای کلی اثرات قابلتوجه بارمحوری متغیر بر رفتار هیستر تیک ستونها رو نشان میدهد. بهطورکلی نتایج تجربی نشان میدهد که پاسخ ستونهای بتن مسلح بسیار وابسته به الگوی بارگذاری است و بارگذاری دومحوره باعث کاهش در مقاومت حداکثر و هر آسیبی را میتوان پیشبینی کرد.بنابراین در ستونها در هر دو جهت لنگرهای بزرگی انتظار میرود که بایستی جزئیات ویژه در نواحی بحرانی بهمنظور بهبود عملکرد ستونها ارائه کرد و از خرابی زودرس اجتناب کرد.
کلمات کلیدی: ستون بتن مسلح، رفتار لرزهای، رفتار چرخهای، آزمایش دومحوره، رفتار هیسترسیس
مقدمه
ستونها عناصر سازهای کلیدی برای عملکرد لرزهای ساختمانها هستند بنابراین بایستی توجه ویژهای به پاسخ سازه تحت بارهای برگشتی داشت. علاوه بر این، بهطورکلی اثرات زلزله نیاز به گنجاندن مؤلفه افقی بارها که آسیبش بیش از عمل در یکجهت است، به رسمیت شناخت جالب که پاسخ غیر ارتجاعی اعضایی که محوری بارگذاری شدن تحت لنگر خمشی دومحورهنسبتاً جدید و نتایج تجربی در دسترس محدود است.این ممکن ناشی از عدم اطمینان لحظه ترکیب لنگرهای خمشی در دو جهت متعامد باشد که عوارض قابلتوجهی برای این مسئله ایجاد میکند. این مقاله باهدف ارائه بررسی مختصری از مطالعات تجربی گذشته درزمینه رفتار دومحوره ستونهای بتن مسلح و شناسایی مشکلات موجود است.[1]
پاسخ سازه در طول زمینلرزههای اخیر نشان داده است که اکثریت شکست ستونها ناشی از تنشهای برشی بالا، عدم محصورشدگی بتن و اثر بار دوطرفه بودند.1روشن است که آسیبهای مرتبط با زلزله به عناصر بتن مسلح، به دلیل تحریک چند محوره است.2تغییر در بار محوری در هنگام وقوع زلزله میتواند مقاومت، سختی و ظرفیت جابجایی نهایی و همچنین تمام خواص پسماند یک مقطع بتن مسلح را تغییر دهد. همچنین تغییرات می تواند با توجه به مؤلفه قائم بار لرزهای رخ دهد، یا در ستونهای خارجی طبقات پایین قابهای بتن آرمه، با توجه به لنگرهای واژگونی که نیروی محوری در یکطرف افزایش و در طرف مقابل کاهش مییابد.در حقیقت، تغییرات در نیروی محوری در طول چرخه پاسخ ممکنه بهطور قابلتوجهی پاسخ غیر ارتجاعی ستونها را تحت تأثیر قرار دهد.3
با توجه به مشکلات انجام آزمایش نمونههای آزمایششده همیشه با آزمایشهای با بارمحوری ثابت همراه است، بنابراین نتایج در دسترس کم اجازه نمیدهد درباره رفتار مرتبط با خمش دومحوره و نیروی محوری متغیر نتیجهگیری شود.4بهطورکلی، بسیاری از یافتههای پژوهش توافق دارند که سیکل بارگذاری عرضی دومحوره مسئول افزایش تخریب مقاومت و سختی هستند وقتیکه با پاسخ تکمحوره مقایسه میشوند مکانیسم شکست ستونهای بتن مسلح به مسیر و زمان بارگذاری وابستگی زیادی دارد و هر دو بر شکلپذیری و ظرفیت جذب انرژی ستونها تأثیر زیادی دارند. نتایج اولیه که - لی و همکاران 1996 و لاو و مو هل - 1987 به دست آوردند اثرات مشابه تغییرات بارمحوری بر خمش تکمحوره و دومحوره را نشان داد. بهطور خاص، مشخص شد که بارمحوری متغیر همزمان با نیروهای عرضی و تغییر شکل نیاز به افزایش سختی و مقاومت دارد، درحالیکه کاهش مقاومت برای بارمحوری بالاتر بزرگتر است و نیز کاهش مییابد وقتی بارمحوری کاهش مییابد.
نتایج بهدستآمده توسط بوز یاس و همکاران 1995 و 1992، در حال حاضر ارتباط قویی بین جهتهای عرضی و محوری است.و آن برای سطحنسبتاً پایین از بارهای محوری فشاری در نظر گرفتهشده، تغییر شکلهای منتج شده از گسترش محوری تقرباًی متناسب با مقدار بردار حاصله از آن است. برای بارهای فشاری کمتر، نیروهای عرضی چرخهای یا تغییر شکلها باعث کوتاه شدگی تدریجی در جهت محوری بارمحوری تنها میشود، یک گسترش تشدید کوتاه شدگی را افزایش میدهد وقتیکه شکست قریبالوقوع است. بهعنوان یک نتیجه نیروهای کوپلینگ محوری- جانبی، نیروی محوری چرخهای زیر بار بالانس باعث یک افزایش تشدید در شکست تحت نیروی عرضی ثابت میشود.
1بکتولا و همکاران 2005 دریافتند که شدت بارمحوری اثر کمی بر حلقه منحنی سیکل دوم نمودار بار - جابجایی برای نمونههای تحت بار افقی یکسویه با بارمحوری ثابت یا متغیر دارد. میرایی ویسکوز معادل با افزایش دربار محوری افزایش مییابد و ستونهای تحت بارمحوری متغییر مقادیر مشابه میرایی ویسکوز معادل با ستونهای تحت بارمحوری ثابت-متوسط و ثابت-بالا نشان دادند. برنامههای تجربی در آزمایشگاه نتایج واقعی را برای مطالعه رفتار غیرخطی سازههای بتن مسلح - RC - تولید میکند اما دانش محدود و کمی از موارد ویژه تحت ابعاد محدود سازه، اندازه، شکل، بارگذاری و شرایط مرزی وجود دارد. از سوی دیگر، برای استفاده از روش شبیهسازی محاسباتی هیچ محدودیتی وجود ندارد.2
گرایش و علاقه به مدلسازی و تحلیل سازههای بتنی مواد به دلیل نیاز بهپیش بینی دقیق پاسخ غیرخطی سازههای بتنی تحت بارهای یکنواخت و چرخهای افزایشیافته است. با پیشرفتهای سریع درفنّاوری کامپیوتر و روشهای عددی، تحقیقات قابلتوجهی بر روی شبیهسازی واقعگرایانه سازههای بتنی - وان - 2000 متمرکزشده است.ویژگیهای مهم یک مدل ساختاری بتنی نهتنها باید شامل بیان دقیق رفتار واقعی سازه بتنی باشد بلکه باید حاوی فرمولاسیون واضح و اجرای مؤثر در الگوریتم معین غیرخطی و پایداری باشد - وان . - 2000مدلهای ساختاری برای بتن بر اساس سه روش- تئوری الاستیسیته، تئوری پلاستیسیته و تئوری مکانیک شکست CEB - ، - 1996 هست. [3]
علل و عواقب معمولی شکست ستون در طول زلزله
عملکرد ساختمانهای بتن مسلح در زلزله از استناد به مشاهدات زمینلرزههای گذشته هست. نقص رفتار لرزهای ساختمانهای بتن مسلح میتواند در ارتباط با طراحی، جزئیات و نقص ساختوساز و همچنین بهعنوان زوال و تغییرات ساختاری باشد. 3ده نکته از رایجترین علل شکست و یا آسیب در ساختمانهای بتن مسلح : - RC - - 1 نداشتن رکابی و خاموت، محصورشدگی و انعطافپذیری - 2 پیوستگی مهاری-همپوشانی لغزش وصلهها [4] - 3 ظرفیت برشی ناکافی - 4 ظرفیت خمشی ناکافی
