بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از بتن توانمند با مقاومت فشاری بالای 50 MPa به طور قابل ملاحظهای در چند دههی اخیر افزایش یافته است. بتن توانمند دارای خصوصیات بهبودیافتهای نسب به بتن معمولی است. هرچند مقاومت بالاتر بتن باعث تردشدن عضو و سطوح شکت برشی نرمتر میشود. ازینرو استفاده از بتن توانمند ملاحظات ویژهای نیاز دارد. اگر یک تیر خوب طراحی نشده باشد، شکست برشی میتواند به صورت ترد و ناگهانی رخ دهد. بنابراین ضروری است تا رفتار برشی تیرها به درتسی پیشبینی شود تا جلوی واژگونی تر و ناگهانی در ساختمانه گرفته شود. در روشهای طراحی ساختمانها، شکستهای خمشی باید قبل از شکستهای برشی رخ دهند، زیرا آنها همراه با تسلیم آرماتورهای طولی، ترکخوردگی بتن و تغییرمکانهای بزرگ هستند.
اکثر روشهای طراحی اخیر براساس نتایج آزمایشات روی نمونههای بتنی با مقاومت کمتر از 40 MPa میباشند. بتن توانمند به صورت متفاوتی نسبت به بتن معمولی رفتار میکند. هدف اصلی این مقاله مطالعهی روابط طراحی موجود برای تخمین مقاومت برشی تیرهای بتن توانمند بدون آرماتور برشی است. روابط طراحی مورد استفاده در این مقاله شامل نه رابطهی پیشنهادی برای تیرهای بتنآرمه میباشند. برای بررسی صحت این روابط، 99 نمونهی آزمایش تیر بتن توانمند از ادبیات فنی جمعآوری شدهاند تا با نتایج روابط موجود مقایسه شوند.
-1 مقدمه
یک تیر عمدتاً بارها را به وسیلهی لنگرهای داخلی و برشها تحمل میکند. عموماً در طراحی عضو بتن مسلح نخست خمش مدنظر قرار میگیرد که منجر به تعیین ابعاد مقطع و آرایش میلگردها برای تأمین مقاومت خمشی لازم میگردد. حدودی که برای مقدار فولاد خمشی وضع شده است، تضمینکنندهی آن است که اگر گسیختگی رخ دهد، پیشرفت آن تدریجی و همراه با هشدار به ساکنین باشد . سپس تیر برای برش طراحی میشود. به دلیل آنکه در اغلب اوقات گسیختگی برشی ناگهانی و ترد است. طراحی برای برش باید تضمینکنندهی این باشد که مقاومت برشی در تمام نقاط تیر مساوی و یا بیشتر از مقاومت خمشی آن باشد . - Russo et al., 2004; Kolhapure, 2013a; Eisa, 2005 - شکست برشی تیرهای بتن توانمند بدون آرماتور جان به طور ناگهانی رخ میدهد.
شکل -1 تعادل بخشی از تیر در دهانهی برش
با افزایش در بار برشی، ترکهای قطری تشکیل میشوند و سهم - - Va و - - Vd بیتأثیر میشود . ازینرو بخش بتنی باید تمام بار اعمالی را تحمل کند. در یک تیر با آرماتور برشی، بار برشی توسط هردوی بتن و خاموتها مقاومت میشود. شکست برشی تیرهای بتنآرمه بدون آرماتور عرضی بستگی به پارامترهای مختلفی مانند نسبت دهانه به عمق مؤثر - d - a ، درصد فولاد طولی در ناحیهی کششی - - l ، نوع سنگدانهها و مقاومت فشاری بتن دارد . - Kolhapure,2013a -
برخی مطالعات نشان دادهاند که مقاومت برشی شکست زمانی که مقاومت فشاری بتن از 60 MPa بالاتر رود، افزایش نمییابد، زیرا سهم سنگدانهها به نظر میرسد که در مقاومتهای بالاتر ناچیز هست . - Cladera and Mari, 2005; Hamarat, 2010 - استفاده از بتن توانمند با مقاومت فشاری در محدودهی 50 MPa تا 100 MPa به علت مزیتهای آن مانند مقاومت و مدول الاستیسیتهی افزایش یافته، دوام طولانیمدت، مقاومت شیمیایی، مقاومت ذوب و یخ، خزش کمتر، جمعشدگی کمتر و نفوذپذیری کمتر. درحالیکه بتن توانمند سطوح ترک ترد و نرمتر دارند نسبت به بتن معمولی. این رفتار به طور قابل ملاحظهای روی مقاومت برشی تیرهای با مقاومت بالاتر اثر دارد که موجب سهم مقاومت بررشی کمتر برای مکانیسم اندرکنش سنگدانهها میشود.
زیرا برش حملشده بستگی به زبری سطح ترک دارد . - Cladera and Mari, 2004; Eisa, 2005; Kolhapure, 2013a,b - بتن توانمند شامل نسبت آب به سیمان، فوقروانکننده، و مواد سیمانی مکمل مانند سربارهی کورهی آهنگدازی، خاکستر بادی یا دودهی سیلیسی که به عنوان جایگزین سیمان یا افزودی در بتن استفاده میشوند - Gampione et al., 2014a; Kolhapure, - 2013a,b شکست برشی تیرهای بتن توانمند بدون خاموت ناگهانی رخ میدهد.
بنابراین برخی آییننامهها مقدار مقاومت فشاری بتن مورد ایتفاده در روابط طراحی را به 60 MPa یا 70 MPa محدود میکنند تا مانع این شکست ترد شوند - Cladera and . - Mari,2004 دانش کامل خصوصیات بتن توانمند برای ارزیابی پاسخ سازهای در خمش و برش تحت بارهای منوتونیک و سیکلیک اساسی است. مقاومت خمشی تیر میتواند تحت تأثیر حضور موقتی برش نسبت به حالت خمش خالص کاهش یابد و شکست به حالت ترد و بدون اخطار رخ دهد - Russo et al, 2004; Gampione et al, 2014a,b - اکثر آییننامههای طراحی براساس نتایج آزمایشگاهی با اعضای بتن معمولی هستند. بنابراین بسیاری محققین روابط را برای طراحی اعضای بتن توانمند اصلاح کردهاند. در این مقاله در بخش 2 چند روابط تخمین مقاومت برشی آورده شدهاند و در بخش 3 با نتایج آزمایشگاهی مقایسه میشوند.
