بررسی آزمایشگاهی و نظری رفتار تیرهای عمیق بتن مسلح پیش تنیده و مقاوم شده با cfrp
Abstract
تیرها از اجزای اصلی ساختمان های بتن مسلح می باشند که تحلیل و طراحی آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. در بعضی از سازه ها مانند سازه های بلند، سازه های دریایی و سیستم شالوده ها تیرهایی استفاده می شوند که به دلیل نسبت ابعاد آنها، دارای رفتاری متفاوت از تیرهای معمولی می باشند. طبق مبحث نهم مقررات ملی اگر نسبت طول به ارتفاع تیر کمتر از 2 باشد، به این تیرها، تیرهای عمیق گفته می شود که فرض توزیع خطی کرنش در آنها صادق نبوده و در اکثر مواقع برش در آنها حاکم است. در طی سالیان گذشته مطالعات زیادی بر روی این تیرها صورت گرفته و روابط گوناگونی برای محاسبه ظرفیت این تیرها ارائه گردیده است. در چند سال اخیر بحث تیرهای عمیق پیش تنیده و همچنین تیرهای عمیق مقاوم شده با frp مطرح شده و گزارش های آزمایشگاهی و روابط تحلیلی اندکی بر مبنای روش خرپایی (stm)و مدلهای نظری دیگر برای محاسبه مقاومت برشی آنها ارائه گردیده است. این مدلها دارای نقایصی هستند که از جمله می توان به عدم در نظر گرفتن اثر آرماتورهای جان و اثر ناشی از بدنه کابل پیش تنیدگی به بتن اشاره کرد. همچنین در مدلهای موجود فرض شده که شکست تیر به صورت برشی است و مدل جامعی که پیش بینی کننده انواع مودهای شکست محتمل باشد، یافت نشده است. با بررسی تحقیقات انجام گرفته مشخص شده که به دلیل رفتار خاص این تیرها در شرایط مختلف، ارائه رابطه جامع برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای عمیق که دربرگیرنده حالت های مختلف همچون نوع گیرداری، نوع بارگذاری، پیش-تنیدگی و مقاوم شدگی باشد، به سادگی امکان پذیر نیست و تمامی روابط موجود در ادبیات برای حالت خاصی پیشنهاد شده است. همچنین طبق بررسی صورت گرفته در این رساله، گزارشی که رابطه ای برای اثرات همزمان پیش تنیدگی و مقاوم شدگی ارائه شود، یافت نشده است. در این رساله، رفتار تیرهای عمیق دو سر ساده به صورت آزمایشگاهی و نظری مورد ارزیابی قرار گرفته و 22 تیر عمیق آزمایش شده اند. این تیرها شامل چهار دسته کلی تیرهای عمیق معمولی، پیش تنیده، مقاوم شده با frp و پیش تنیده و مقاوم شده به طور همزمان می باشند. پیش-تنیدگی از نوع پس کشیده نچسبیده است که در آن از پروفیل های سهموی کابل پیش تنیدگی استفاده شده است. مقاوم سازی نیز با ورقهای frp کربنی با الیاف یک جهته صورت گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد پیش تنیده کردن تیر علاوه بر افزایش مقاومت خمشی باعث افزایش برشی آن نیز می شود و افزایش مقاومت در تیرهای مقاوم شده با frp به آرایش آن وابسته است و در صورتی که تیر از ظرفیت خمشی کافی برخوردار نباشد، حتی ممکن است باعث کاهش بار نهایی تیر عمیق گردد. در ادامه، بر مبنای نتایج آزمایشهای انجام شده و نتایج موجود در ادبیات، مدلهایی برای پیش بینی بار نهایی تیرهای عمیق در حالات مختلف مورد بررسی پیشنهاد شده است. این مدلها حالتهای مختلف شکست تیر را در نظر گرفته و مقایسه نتایج مدلهای پیشنهادی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که روابط پیشنهادی قادرند بار نهایی تیرهای عمیق دو سر ساده را به خوبی پیش بینی کنند.