Freydoon REZAIE

یکی از عوامل خرابی زودرس سازه های بتن آرمه، خوردگی فولادهای مدفون در آن است و این مسئله از مهم ترین مشکلاتی است که صنعت ساخت وساز، در رابطه با دوام، با آن مواجه است. معمولاً خوردگی آرماتورها، ناشی از بین رفتن لایه ی محافظ روی آرماتورها به دلیل نفوذ یون کلراید و یا کربناتاسیون و تشکیل میکروپیل های خوردگی است. این موضوع به ویژه در سازه های با حساسیت بالاتر همچون سازه های پیش تنیده که عناصر فولادی مانند کابل های پیش تنیده، نقش به مراتب مهم تری را در باربری سازه ایفا می کنند، اهمیت بیشتری پیدا می کند. یکی از روش های بهبود خواص مکانیکی در برابر آسیب های سازه ای استفاده از الیاف به خصوص در افزایش مقاومت خمشی و هم چنین کنترل عرض ترک در سازه های بتنی است. در این پژوهش به منظور ارزیابی آزمایشگاهی رفتار خمشی تیرهای بتنی پیش تنیده تحت تأثیر خوردگی و نقش مسلح کردن بتن به الیاف در ظرفیت باربری آن، 20 نمونه تیر بتنی به صورت پیش تنیده پیش کشیده با مقطع عرضی مستطیلی به عرض 150 میلی متر و ارتفاع 300 میلی متر و طول 2 متر ساخته شد. دو نوع الیاف پلیمری ماکرو و فولادی با بدنه موج دار و دو انتها قلاب با درصدهای حجمی مختلف 5/0 و 1 درصد در تیرهای بتنی پیش تنیده ی موردمطالعه استفاده شد. روش ایجاد خوردگی در تیرهای بتنی پیش تنیده به صورت تسریع شده با استفاده از اعمال جریان الکتریکی ثابت به تاندون ها و در یک استخر حاوی محلول الکترولیت 5 درصد آب نمک بود. پنج تیر بتنی پیش تنیده بدون خوردگی و به عنوان نمونه های شاهد در نظر گرفته شدند و پانزده تیر موردمطالعه دیگر در سه گروه دسته بندی و تحت اثر خوردگی در سه سطح 5، 10 و 15 درصد قرار گرفتند. نمونه ها جهت بررسی رفتار سازه ای تحت آزمایش بارگذاری خمشی به روش چهار نقطه ای قرار گرفتند. پارامترهای بررسی رفتار سازه ای تیرها شامل ظرفیت باربری، جابجایی وسط دهانه، میزان جذب انرژی، سختی موثر و شکل پذیری می باشد. نتایج نشان داد که خوردگی باعث کاهش ظرفیت باربری و سایر مشخصات رفتاری نمونه های مورد مطالعه از جمله میزان جذب انرژی، سختی موثر و خیز وسط دهانه می شود و با افزایش سطح خوردگی، روند کاهشی پارامتر های مورد بررسی افزایش می یابد. استفاده از الیاف در طرح مخلوط بتن بر بازیابی ظرفیت ازدست رفته ناشی از خوردگی در نمونه های مورد مطالعه تاثیر مثبت داشت. تاثیر مثبت ال

روش غالب طراحی سازه ها تحت بارهای لرزه ای در اغلب کشورها، حتی اگر مشخص باشد که سازه تحت زلزله های شدید تغییرشکل های بزرگی را در محدودۀ غیرالاستیک تجربه می کند، بصورت الاستیک انجام شده و رفتار غیرخطی سازه به صورت غیرمستقیم در نظرگرفته می شود. مطالعات بیشماری نشان می دهد که این روند طراحی در جلوگیری از مکانیزم های گسیختگی مناسب نمی باشد. به طور کلی نقاط ضعف این روند طراحی شامل: رفتار غیرالاستیکِ کنترل نشده، تسلیم، کمانش، گسیختگی و ناپایداری های موضعی اعضای سازه ای است که می تواند بطورگسترده و غیر یکنواخت در سازه رخ داده و در نهایت به یک پاسخ غیر قابل پیش بینی و نامطلوب و به دنبال آن گسیختگی کلی سازه منجر شود. توسعه روش های طراحی موجود برای حصول به عملکرد لرزه ای مورد انتظار و قابل پیش بینی در سطوح خطر متفاوت سبب شکل گیری روش طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد شد. اما در این روش از روابط احتمالاتی پیچیده و انجام طراحی با روندی بسیار تکرار شونده و وقت گیر استفاده شده بود. به دنبال احساس به نیاز روش طراحی مستقیمی در چارچوب روش طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد، برای دستیابی به سازه هایی که پاسخ مطلوب مورد انتظار را داشته باشند، روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد مد نظر قرار گرفت. در این روش بر خلاف روش های جاری در آیین نامه های طراحی نیروی برش پایۀ طراحی برای یک سطح خطر انتخاب شده با برابر قراردادن کار مورد نیاز برای رساندن سازه به مقدار جابجایی جانبی هدف به صورت یکنواخت، با انرژی مورد نیاز در سازۀ یک درجه آزادی معادل به دست می آید. در این روش سازه ای تولید خواهد شد که بر اساس حالت های حدی کارایی نظیر جابجایی جانبی هدف و مکانیزم تسلیم مطلوب رفتار خواهد کرد. با وجود تمامی مزایا و محسنات روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد، نکته ای که تاکنون به آن توجه نشده است، در نظر گیری خاک به عنوان بستر اصلی انتقال ارتعاشات لرزه ای به سازه است. بسیاری از آیین نامه های طراحی ساختمانی پیشنهاد می کنند که از اثرات اندرکنش خاک و سازه می توان چشم پوشی نمود و بستر سازه را به صورت گیردار در نظر گرفت. در حالی که تحقیقاتی که بر روی اثرات نادیده گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه انجام شده، نشان داده اند که وجود خاک در زیر فونداسیون منجر به ایجاد درجات آزادی جانبی و چرخشی در فونداسیون می شود و می تواند تقاضای شکل پ

در شبکه ی راه آهن ایران، تراورس بتنی پیش تنیده ی تک بلوک B70 به علت مقاومت بالا، وزن سبک، دسترسی به تکنولوژی تولید و سایر مزایا بیشتر از نمونه های مشابه مورد توجه است. ترک های اولیه ای که در بتن با مقاومت بالای تراورس، به علت های مختلفی مانند نقص در فرآیند تولید تا اجرا، جمع شدگی و عمل آوری نامناسب ایجاد می شود از یک سو و عمر بالای 50 سال تراورس ها از سوی دیگر سبب شده که خرابی این سازه ها به صورت خرابی کامل و شکست باشد. در نتیجه لزوم تحلیل مکانیک شکست در این تراورس ها بیش از پیش به چشم می خورد. در تحلیل مکانیک شکست باید بتوان سرعت رشد ترک و همچنین سرعت کاهش مقاومت باقی مانده سازه را پیش بینی کرد. در این پژوهش با تکیه بر اصول مکانیک شکست در بتن، رفتار شکست در تراورس بتنی پیش تنیده B70 تحلیل شده است. به منظور بررسی پارامترهای مکانیک شکست، از مدل سازی عددی و روش آزمایشگاهی استفاده شده است. در بخش عددی این پژوهش، مدل غیرخطی خرابی پلاستیک با استفاده از نرم افزار Abaqus و در بخش آزمایشگاهی، روش های رپلیکاگیری و تحلیل عکس به منظور تحلیل مکانیک شکست تراورس بتنی پیش تنیده B70 استفاده شده است. تراورس بتنی پیش تنیده B70 با طول پیش ترک از صفر تا 45 میلی متر و عرض پیش ترک از صفر تا 8 میلی متر تحت بار سه نقطه ای لنگر خمشی منفی وسط دهانه قرار گرفته است. در این پژوهش بعد از اعتبارسنجی مدل عددی با استفاده از نمودار بار-تغییرمکان، پارامترهای تحلیل و طراحی مکانیک شکست از جمله: شکل خرابی، طول ترک، بازشدگی دهانه ی ترک و ضریب شدت تنش بحرانی (K𝐼c) در تراورس محاسبه یا ترسیم شده است. مطالعات اعتبارسنجی نشان می دهد، نتایج عددی و آزمایشگاهی همخوانی بالایی دارد که نشان از صحت تحلیل عددی است. نتایج تحلیل شکست نشان می دهد که خرابی در تراورس به صورت خمشی از محل پیش ترک آغاز و با دو شاخه شدن ترک و تاثیر خرابی برشی در رشد ترک تراورس، خرابی به شکست نهایی می رسد. شیب تند اولیه نمودارهای بار-طول ترک و بار-CMOD نشان می دهد که در ابتدای بارگذاری مقاومت در برابر رشد ترک بالا است. در ادامه ی بارگذاری شیب کندتر نمودارها نشان می دهد که مقاومت در برابر رشد ترک به مقدار قابل توجهی کاهش یافته و ترک ناپایدار شده است. این بدان معنی است که در زمان ناپایداری ترک، بدون اعمال بار بیشتر، ترک به رشد خود ادامه می دهد.