آنالیز قابلیت اطمینان و نگهداری در سازه های بتن مسلح نواحی خلیج فارس

به دلیل شرایط آب و هوایی خاص حاکم بر منطقه خلیج فارس، سازه های بتن مسلح در این منطقه بسیار زودتر از عمر طراحی شده آسیب می بینند و تخریب می گردند. با توجه به کاربرد گسترده بتن مسلح در سازه های مختلف این ناحیه و نیز گسترش فعالیتهای عمرانی و صرف هزینه های کلان، دوام سازه های بتن مسلح این منطقه به طورکلی، و اسکله های شهید رجایی به طورخاص مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. هدف از مطالعات مربوط به دوام بتن، پیدا کردن راه حلهای افزایش عمر مفید آن و یا حفاظت بتن در برابر عوامل سوء کاهنده مقاومت و عملکرد سازه می باشد. در این راستا، پیش بینی عمر مفید سازه ها و نیز تلقی عمر مفید به عنوان یکی از پارامترهای مهم طراحی امری بسیار ضروری است. به منظور پیش بینی عمر مفید سازه ها، می توان از آنالیز قابلیت اطمینان به عنوان یکی از شاخه های کنترل کیفیت بهره جست. در حقیقت، قابلیت اطمینان در نظر گرفتن کیفیت سازه ها در طول زمان است که به واسطه آن می توان احتمل عملکرد موفقیت آمیز و یا برعکس احتمال خرابی را در یک محدوده زمانی مشخص نمود. آنالیز قابلیت اطمینان متمرکز به سه عبارت کلیدی شناسایی و طبقه بندی عوامل خرابی، مکانیزم و اثر می گردد. از میان خرابیهای شایع در بتن مسلح خوردگی آرماتور در منطقه خلیج فارس یک خرابی چشمگیر است. یکی از دلایل خوردگی آرماتور وجود گاز co2 در هوا می باشد که در اینجا مکانیزم و تاثیرات آن مورد بررسی قرار می گیرد. از اثرهای خوردگی می توان به کاهش سطح مقطع آرماتور و تضعیف مقاومت آن و نیز خرد شدن پوشش بتن اشاره نمود. عمل معروف کربناسیون یعنی مکانیزم انتقال co2 به داخل پیکره بتن، نسبت به زمان غیرخطی است. بنابراین، با رعایت اصل مذکور، در این تحقیق مدلهای مختلفی از کربناسیون ارائه گردیده است که در میان آنها یکی از مدلهای مناسب با شرایط خوردگی منطقه مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در این مدل ثابتی ارائه شده است که بستگی به عوامل مختلف دارد. این ثابت با استفاده از نتایج تجربی و آزمایشگاهی و آزمونهای تسریع شده زمانی، به طور قطعی برای منطقه خلیج فارس محاسبه می شود و بعد از جایگزینی در فرمول کربناسیون، عامل جوی برای منطقه خلیج فارس تعیین می گردد. جهت برنامه های جدید ساخت در اسکله های شهید رجایی، پنج روش معرفی می شود. در این میان برای تعیین عمر مفید سازه ها، فرمول تصادفی ارائه گردیده است که شامل سه عبارت مهم می باشد. در این فرمول، زمان فاز آغازین و فاز انتشار به عنوان دو مرحله اساسی در مکانیسمهای خرابی و نیز افزایش عمر مفید به دلیل استفاده از اندود و نگهداری آن مدنظر قرار گرفته است. با انجام دادن محاسبات احتمالاتی و فرض توزیعی برای عمر مفید، احتمال کسیختگی و قابلیت اطمینان برای هر پنج روش طراحی محاسبه می گردد. در نهایت، چون لازم است طرح انتخاب شده هم بادوام و هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد، لذا برای تعیین هزینه سرمایه گذاری مورد انتظار فرمولی معرفی و میزان آن برای هر پنج روش موردنظر تعیین می گردد. با ترکیب نتایج محاسبات احتمالاتی و نیز تجزیه و تحلیل اقتصادی بادوامترین و اقتصادیترین روش جهت طراحی بتن مسلح اسکله های شهید رجایی پیشنهاد می شود.