تاثیرات تقویت تراكمی بر روی استحكام برشی تیرهای پل بتن مسلح

«تاًثیرات تقویت تراكمی بر روی استحكام برشی تیرهای پل بتن مسلح»

ظرفیت برشی پیش بینی شده از تیرهای بتن مسلح موجود یك موضوع مهمی است كه لازم است به تفصیل بیشتری ذكر شود. توجه در خصوص اینكه آیا كد ارزیابی پل جاری برای انگلستان خیلی محافظه كارانه است هنگامی كه مقاومت برش تیرهای بتن موجود ارزیابی می گردد كه حاوی مقادیر قابل ملاحظه ای از فولاد می باشد در طی ارزیابی نا دیده گرفته می شود. این مقاله به تاثیرات سودمند چنین فولاد تراكمی ای بر روی استحكام برش تیرهای بتن مسلح توجه دارد. نتایج بررسی آزمایشگاهی با پیش بینی های كد جاری برای استحكام برش تیرهایی مقایسه می شوند كه فرض می شوند صرفاً حاوی فولاد كشش می باشد. فشردگی های بعدی با یك راه حل پلاستیسیتة حدّ بالایی انجام می شوند كه قادر است تمام تقویت فولاد را در یك تیر بتن در نظر بگیرد. دلایل متعددی وجود دارند كه چرا پل ها مخازن پنهان استحكام را، نشان می دهند و عمل غشاء فشاری احتمالاً از همه مهمتر است. با این حال، دلایلی از قبیل حضور فولاد فشاری به استحكام پنهان كمك می كند طوری كه تحقیق از این نوع، برای ارزیابی درست و انجام پیش بینی های استحكام لازم است. و نشان داده می شود كه حضور فولاد با فشردگی زیاد دارای تأثیر چشمگیری بر روی ظرفیت تیرهای پل بتن مسلح است كه دارای تقویت نهایی برش می باشد.

نمادها(نمادگذاری):

Absمساحت فولاد تحتانی در تیر dعمق مؤثر تیر

Ats مساحت فولاد فوقانی در تیر  a طول دهانه برش

D  نرخ  پراكندگی یا پراكنش انرژی در واحد حجم

bsdفاصله از نقطة دوران تا فولاد كف(تحتانی)

tsdفاصله از نقطه دوران تا فولاد سر(فوقانی)

ED  نرخ پراكنش انرژی كل در سیستم

EDcپراكنش انرژی ناشی از بتن (صرفاً)

EDci  پراكنش انرژی ناشی از بتن در هر نقطه در امتداد خط     ناپیوستگی

EDs  پراكنش انرژی ناشی از فولاد (صرفاً)

fc  استحكام فشاری مؤثر بتن ( (  fc=yfcu   fcn     استحكام مكعب فشاری بتن

ft  استحكام كشش بتن                                    

fy استحكام تسلیم فولاد

Pهر بار بكار رفته (N )

aزاویة بین جهت     Si  و خط ناپیوستگی

Sبردار جابجایی نسبی در عرض یك خط ناپیوستگی

Siبردار جابجایی نسبی در هر نقطه در امتداد یك خط از ناپیوستگی

IPفاصله از خط دوران تا بار نقطة اول(mm)

Lstirrap طول دهانة برش كه بر روی آن ركاب ها(Stirrups) بطور مؤثر لنگر می شوند.

nتعداد ركاب هایی كه ناپیوستگی مفروض را قطع می كند

Uجابجایی افقی نمادی از بخش صلب

WDكار خارجی كل انجام شده بر روی سیستم

Xعمق تا محور خنثی بصورت یك تناسب از d

aزاویةبین    S   و خط ناپیوستگی

¦دوران بفش صلب

Æزاویة داخلی اصطحكاك برای بتن

Vضریب تأثیر برای بتن

PS  درصد فولاد طولی در تیر

Psv    درصد فولاد ركاب (Stirrup)در تیر

مقدّمه:

به دلیل افزایش ترافیك و وزن بالاتر كامیونها،هر پل ای در انگلستان از لحاظ استحكام برش و انعطاف پذیری اش ،بصورت بخشی از برنامة ارزیابی پل انگلستان مورد ارزیابی قرار می گیرد. مؤسسةبزرگراه ها،ناحیه(مساحت) ای از بتن را تعریف كرده است. موسوم به ارزیابی استحكام برش تیرهای پل بتن، كه حاوی مقادیر قابل توجهی از فولاد (متراكم) است. راهنمای ارزیابی پل انگلیسی BD 44/95حضور فولاد(متراكم) فوقانی را نادیده می گیرد هنگامی كه استحكام برشی یك تیر بتن مسلح را پیش بینی می نماید این موارد در طی یك فرآیند طراحی قابل بررسی می باشند.با این حال، ارزیابی فعلی با استفاده از نظریة الاستیك یك درك محافظه كارانه از استحكام یك پل بتن موجود را ارائه می كند اكثر پل های بتنی موجود دارای مقادیر كافی از فولاد برای ایجاد یك قفسه برای ساختمان Stirrup هستند. اما این فولاد(ثانویه)در طی ارزیابی نادیده گرفته میشود.این امر منجر به ترمیز غیرضروری شده و از لحاظ بالقوه برای جامعه در طی ارزیابی یك پل موجود،گران قیمت است.

كار زیادی برای چندین دهه به صورت ضرایب گوناگون انجام شده است كه بر روی استحكام برشی تیرهای بتن تأثیر می گذارد(استحكام بتن،درصد تقویت كششی،درصد تقویت Itirrup ).

با این حال، كار كمی برای تعیین تأثیرات فولاد بر استحكام برشی تیرهای بتن انجام شده است كانینر و گروه محققان تمام فولاد را در تحلیل های خودشان با توسعة نظریة میدان فشرده انجام داده اند.

آنها متوجه شده انداستحكام فشار بتن در ارتباط با پهنا و تعداد ترك های كششی از بین میرود كه موازی با تنش فشاری می باشد . Kempوalsafiاستفاده از راه حل پلاستیك ـ صلب مرز بالایی را پیشنهاد كردند كه توسط نیلسن و براستروپ بدست آمد. امّا از یك روش دیگر استفاده كرد كه پیشنهاد می كند كه: دوران های بلوك های صلب  در نقص برشی رخ می دهد شبیه به روش توسعه یافته توسط IbellI .

روش پلاستیسیته مرز بالایی ، ارتباط خوب با نتایج آزمایش را فراهم می كند، هنگامی كه ضریب تأثیر صحیح برای بتن انتخاب می شود .

HamadiوReganبیان كرده اند كه منطقة فشردگی در تیر های بتن تا 40 % مقاومت برش كل را فراهم می نماید. بنابراین:شخص انتظار دارد كه از تأثیرات سودمند بهره ببرد. با این حال،این امر در تحلیل آنها نادیده گرفته شد. تایلور انتقال نیرو را در ترك ها مطالعه كرد و پیشنهاد كرد كه مقاومت برشی یك تیر توسط سه مؤلفه شكل گرفت: