بتن در صنعت ساخت وساز بسیار پرکاربرد است. اما نقاط ضعفی از جمله مقاومت کششی کم و تردی زیاد دارد، که می تواند کاربرد آن را در برخی از موارد به چالش بکشد. استفاده از الیاف، راهکاری مناسب برای غلبه بر نقاط ضعف ذکر شده است. در نوشتار حاضر، تاثیر الیاف فولادی قلاب دار در رفتار برشی تیرهای بتنی بررسی شده است. 12 تیر در 3 ارتفاع مختلف (350، 675 و 915 میلی متر) با بتن حاوی 0، 0.5، 0.75 و 1 درصد الیاف فولادی با استفاده از روش اجزاء محدود تحلیل شده اند. نتایج حاکی از آن است که الیاف فولادی باعث افزایش قابل توجه مقاومت برشی (تا 131.5%) تیر شده و در عین حال شکست تیرهای الیافی نیز نرم تر بوده است. همچنین مشخص شده است که وجود الیاف در تیرهایی با ارتفاع بیشتر موثرتر است، در نتیجه می توان گفت الیاف فولادی اثر اندازه در مقاومت برشی را تخفیف می دهد.

در بسیاری از سازه های امروزی به خصوص در سازه هایی که در سواحل دریا ساخته می شوند بحث خوردگی آرماتورها و کاهش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای ثقلی و جانبی یک موضوع جدی می باشد. استفاده از الیاف پلیمری FRP تا حدودی می تواند این مشکل را مرتفع سازد. در مقاله حاضر یک تحقیق آزمایشگاهی و عددی بر روی اثر جایگزینی خاموت های ساخته شده از الیاف FRP به جای خاموت های فلزی تحت بارگذاری استاتیکی صورت گرفته است. به همین منظور سه نمونه تیر بتنی ساخته و تحت بارگذاری تک نقطه ای در وسط دهانه آزمایش گردید. از سه نمونه تیر یک تیر به عنوان مرجع دارای خاموت فلزی و دو تیر دیگر دارای خاموت ساخته شده از الیاف FRP در محل کارگاه بودند. آرماتورهای طولی همه نمونه ها فلزی بودند. ضمنا دو تیر آزمایشگاهی دارای خاموت فلزی و FRP به وسیله نرم افزار المان محدود ANSYS مدل سازی گردید و پس از اعتبار سنجی، دو گروه تیر بتنی دیگر نیز مدل سازی و تحلیل شد. نتایج حاصل نشان دادند که خاموت های FRP دارای عملکرد ظرفیت برشی مناسبی در مقایسه با خاموت های فلزی بودند و در مواردی کرنش نهایی خاموت های ساخته شده از FRP تا 0.8 درصد نیز رسید که دو برابر مقادیر پیشنهادی آیین نامه ها برای طراحی این گونه سازه های بتنی با الیاف کامپوزیت می باشد.

در این مطالعه به بررسی عددی رفتار تیرهای بتن آرمه با خاموت های دورپیچ مستطیلی تحت بارگذاری پیچشی پرداخته شده است. این مقاله آنالیز اجزاء محدود، شامل نتایج آزمایشگاهی 27 تیر بتنی دارای خاموت گذاری دورپیچ مستطیلی را ارائه می دهد، که در آن خاموت های دورپیچ مستطیلی دارای فواصل و زاویه ساق های قائم و افقی متفاوت می باشند و توسط نرم افزار آباکوس به روش تحلیل ضمنی Explicit صحت سنجی شده اند. شرایط محصورشدگی با تغییر در منحنی تنش کرنش بتن به تیرهای بتنی اعمال شده است. با توجه به نتایج مدل سازی، افزایش میزان آرماتور های عرضی با افزایش میزان محصورشدگی، باعث افزایش لنگر پیچشی حداکثر و شکل پذیری بیشتر تیر های بتنی شده است. استفاده از خاموتهای دورپیچ مستطیلی پیوسته در مقایسه با خاموتهای معمول، با درصد آرماتور های عرضی برابر به طور متوسط باعث افزایش 5 تا 35 درصدی لنگر پیچشی حداکثر می گردد. در خاموت های دورپیچ مستطیلی که زاویه ی بالای آنها صفر نیست برای زوایای مختلف، با درصد آرماتور عرضی برابر، افزایش زاویه بالایی، باعث افزایش زاویه کناری شده است که حاصل آن افزایش لنگر پیچشی حداکثر می باشد. این افزایش زاویه بالایی تا 20 درجه باعث افزایش لنگر پیچشی حداکثر و بیشتر از آن باعث کاهش لنگر فوق می گردد. بررسی نتایج حاصل از خاموت های دورپیچ مستطیلی که زاویه ی بالایی آنها صفر نیست و مقایسه آنها با حالتی که صفر می باشد، نشان می دهد که برای حالاتی که این زاویه کمتر از 14 درجه است، حداکثر لنگر پیچشی حاصل دارای اختلاف اندکی با حالت بدون زاویه است. حتی در برخی حالات، هنگامی که زاویه بالایی صفر است، لنگر پیچشی بیشتری حاصل می گردد. از لحاظ اجرایی هم استفاده از خاموت های دورپیچ با زاویه بالایی صفر درجه با توجه به سهولت ساخت و کاهش هزینه های تولید خاموت های دورپیچ، توصیه می گردد. لازم به ذکر است که اعمال محصور شدگی با تغییر در نمودار تنش کرنش بتن و مدفون کردن میلگردها در بتن، نمی تواند تاثیر عدم قفل شدگی ناشی از مختلف الجهت بودن لنگر پیچشی با خاموتهای دورپیچ مستطیلی را نشان دهد.

هدف این پژوهش بررسی عددی اثر خاموت‏ های پیوسته (دورپیچ) در محصور شدگی ستون های مربعی بر میزان ظرفیت باربری و شکل پذیری ستون های بتن آرمه و مقایسه این نوع خاموت‏ ها با خاموت‏ های معمولی می باشد. جهت دستیابی به این هدف، تحلیل غیرخطی هندسی، غیرخطی مصالح و تحلیل از نوع RIKS به وسیله ی نرم افزار اجزای محدود ABAQUS صورت گرفته است. در مطالعه ی حاضر با ثابت نگه داشتن طول ستون ها اثر تغییر در پارامترهای مختلف نظیر فاصله ی خاموت ها، تنش تسلیم میلگردها (فولاد پر مقاومت و با مقاومت معمولی) و تغییر در ابعاد مقطع مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که ستون های محصور شده با دورپیچ عملکرد بسیار بهتری را نسبت به ستون های محصور شده با خاموت خواهند داشت. در شرایط مختلف در ستون های با دورپیچ نسبت به ستون های با خاموت، حدود 10 تا 20 درصد افزایش در ظرفیت باربری روی داده است. همچنین استفاده از دورپیچ سبب بهبود شکل پذیری ستون ها شده است. با افزایش فاصله خاموت ها و دورپیچ ها از ظرفیت باربری ستون کاسته می شود و با افزایش ابعاد مقطع ظرفیت باربری ستون افزایش و از میزان تنش وارده به میلگردها نیز کاسته می شود از سوی دیگر با افزایش تنش تسلیم میلگردها، از تنش وارد در بتن کاسته شده و ظرفیت ستون افزایش می ‏یابد.

تامین پیوستگی کافی بین بتن و میلگرد در طول وصله یک نیاز ضروری برای طراحی سازه های بتن مسلح بشمار می آید. یکی از عوامل کاهش مقاومت پیوستگی، خوردگی میلگردهای فولادی سازه های بتن مسلح است. در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر همزمان فاصله خاموت و خوردگی بر مقاومت پیوستگی میلگرد و بتن در تیرهای بتن مسلح با میلگردهای وصله شده تعداد 12 عدد تیر به ابعاد 1500×150×100 میلی متر در سه گروه، S: خوردگی خاموت، T: خوردگی میلگرد کششی، W: خوردگی توام خاموت و میلگردکششی ساخته و تحت آزمایش قرار گرفتند. فواصل خاموت در ناحیه وصله 160، 80 و 53 میلیمتر و درجه خوردگی در کلیه تیرها 10% بود. پس از اتمام زمان خوردگی و رسیدن به درجه خوردگی هدف، کلیه تیرها تحت آزمایش خمش چهار نقطه ای شکسته شدند. نتایج نشان داد بطور میانگین کاهش مقاومت تیرهای S، T و W پس از خوردگی به ترتیب 3/15، 5/7 و 3/14 درصد می باشد. افزایش تعداد خاموت در ناحیه وصله سبب افزایش مقاومت در تیرهای گروه T و W می باشد که این روند در تیرهای گروه S به صورت معکوس است.

در این مطالعه مدلی جدید برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای لاغر بتن آرمه با بتن مقاومت بالا و بدون آرماتور عرضی با استفاده از ترکیب سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات بر اساس تعداد قابل توجهی نمونه آزمایشگاهی ارایه شده است. پارامترهای موثر در مدل ارایه شده شامل: عمق موثر تیر، مقاومت فشاری بتن، درصد آرماتور طولی، نسبت دهانه برشی به ارتفاع موثر و بزرگترین بعد سنگدانه مصرفی در بتن می باشند. نتایج آزمایشگاهی مورد استفاده در این مطالعه بصورت تصادفی به دو بخش تقسیم شده که بخش اول برای فرآیند آموزش و مابقی برای ارزیابی صحت عملکرد مدل استفاده شده است. پس از ایجاد مدل، آنالیز حساسیت برای بررسی سهم پارامترهای موثر و به صورت تعیین حساسیت خروجی سیستم با توجه به تغییرات دو پارامتر ورودی انجام گرفته است. برای کنترل بیشتر دقت مدل پیشنهادی، نتایج آن با آیین نامه های ACI 318-14، Eurocode-2، CEB-FIP Model Code، AS 3600-2009 و JSCE Guidelines بصورت گرافیکی و همچنین با استفاده از شاخص های آماری R2، RMSE و MAPE مقایسه شده است. نتایج نشان داده که مدل ارایه شده در محدوده پایگاه داده ایجاد شده، دقت بیشتری از مدل های موجود در آیین نامه ها داشته و می تواند به عنوان ابزاری مناسب در تخمین ظرفیت برشی تیرهای لاغر مورد استفاده قرار گیرد.

امروزه، استفاده از خاموت های دورپیچ مستطیلی به جای خاموت سنتی در ساخت تیرهای بتنی مورد توجه محققین قرار گرفته است. با این حال، تاکنون ظرفیت باربری تیرهای بتنی دارای خاموت دورپیچ تحت بارگذاری چرخه ای مورد ارزیابی قرار نگرفته است. در این تحقیق، ابتدا تیرهای بتنی با خاموت سنتی و دورپیچ مستطیلی با کمک روش اجزای محدود در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و ظرفیت برشی آنها تحت بار چرخه ای در قالب منحنی های هیسترزیس و نیرو-جابجایی بدست آمد. سپس، نتایج مدل توسعه داده شده در این تحقیق با کمک نتایج بدست آمده از تحقیقات آزمایشگاهی موجود در ادبیات موضوع مورد اعتبارسنجی قرار گرفتند. در همین راستا و به منظور اعتبار سنجی بهتر نتایج بدست آمده در این تحقیق، از نتایج دو تحقیق مختلف آزمایشگاهی استفاده شده است. در نهایت با انجام مطالعه پارامتریک، تاثیر استفاده از خاموت دورپیچ بر ظرفیت باربری تیرهای بتنی تحت بارهای چرخه ای بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که تیر با دورپیچ مستطیلی در بارگذاری یک سویه عملکردی برابر و بعضا بهتر از تیر با خاموت های سنتی دارد. همچنین در بارگذاری چرخه ای، پارامترهای مختلفی نظیر اندازه ی گام، قطر و تغییر الگوی دورپیچ ها و مقاومت فشاری بتن، بر ظرفیت باربری تیرهای بتنی تاثیرگذار می باشند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در حالت کلی المان های بتن آرمه تمایل زیادی به تردشکنی دارند و این پدیده در هنگام لرزه به وضوح نمایان می گردد. یکی از مزایای محصور کردن بتن افزایش مقاومت بتن و شکل پذیری بتن است که اگر بتن به نحوی مناسب محصور شده باشد و اثر نیروهای لرزه ای باعث کنده شدن بتن پوششی شود، بتن محصور شده به خوبی مقاومت می کند. بهترین شیوه برای این کار می توان به خاموت گذاری به صورت مارپیچ اشاره کرد. در این پژوهش به بررسی تاثیر دورپیچ ها با توجه به متغییرهای گام دورپیچ ها و زاویه ی دورپیچ ها بر ظرفیت برشی و پیچشی تیرهای بتن مسلح مستطیلی پرداخته شده است. به منظور شبیه سازی نمونه ها از نرم افزار المان محدود ABAQUS استفاده شده است. نتایج نشان داد، زاویه ی ترک های ایجاد شده در نمونه های دارای خاموت های بسته، بیشتر از نمونه ی متناظر(فاصله ی برابر گام ها در دورپیچ ها و خاموت های بسته) با دورپیچ هاست و استفاده از خاموت ها چه به صورت بسته و چه دورپیچ، ظرفیت برشی و پیچشی تیرهای بتن مسلح را به میزان قابل توجهی افزایش داده اند. مشخص گردید، تیرهای بتن مسلح دارای دورپیچ، ظرفیت برشی و پیچشی بیشتری نسبت به تیرهای بتن مسلح دارای خاموت بسته دارند. استفاده از خاموت های بسته و دورپیچ ها با فاصله ی گام های 80 میلی متر به ترتیب ظرفیت برشی تیر بتن مسلح را 52% و 59% افزایش داده اند که اختلاف قابل توجهی است و با افزایش فاصله ی گام دورپیچ ها، از ظرفیت برشی و پیچشی تیرهای بتن مسلح کاسته می شود. با افزایش فاصله ی دورپیچ ها از 80 میلی متر به 150 میلی متر، ظرفیت برشی تیر بتن مسلح 30% کاهش یافته است که میزان قابل توجهی است. مطابق با نتایج، زاویه ی بهینه ی دورپیچ که عملکرد تیرهای بتن مسلح مستطیلی را در بهترین حالت قرار می دهد، 80 درجه می باشد. در این حالت زاویه ی ترک های قطری کمتر از سایر حالات بوده و ظرفیت برشی و پیچشی آن به میزان قابل توجهی بیشتر از سایر نمونه ها با گام های برابر و زاویه های متفاوت دورپیچ است.

بطور کلی تقویت برشی تیرهای بتن مسلح، توسط خاموت های بسته منفرد صورت می پذیرد. جایگزین کردن خاموت منفرد با خاموتهای مارپیچ پیوسته مستطیلی می تواند ضمن کاهش هزینه ها، سرعت اجرا را نیز افزایش دهد. از طرفی استفاده از بتن های الیافی در سازه های بتنی به علت دارا بودن خصوصیات منحصر به فرد، رو به گسترش می‏باشد. یکی از روش های غلبه بر ضعف های کششی و برشی بتن، مسلح کردن بتن به الیاف می باشد. در این مقاله جایگزینی خاموت های بسته منفرد با آرماتورهای مارپیچی پیوسته مستطیلی در تیرهای بتنی و بتن الیافی فولادی (SFRC ) به طور آزمایشگاهی با آزمایش سه تیر تحت بارگذاری استاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. تیر اول با خاموت گذاری بسته منفرد و بتن معمولی (ST-NC) به عنوان تیر مرجع و دو تیر دیگر با خاموت گذاری مارپیچ پیوسته مستطیلی با بتن معمولی (SP-NC) و بتن الیافی فولادی به میزان 0.75 درصد حجمی (SP-F0.75)، می باشند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مقاومت برشی ، جذب انرژی و شکل پذیری تیر با خاموت گذاری مارپیچ با بتن الیافی نسبت به تیر بتن معمولی مشابه خود و تیر مرجع بهبود یافته ا ست. تیرهای با آرماتورهای مارپیچ مستطیلی پیوسته با بتن معمولی و بتن الیافی به ترتیب 23.8 و 46.5 درصد افزایش ظرفیت برشی را نسبت به تیر مرجع نشان دادند. همچنین، در تیرهای SP-NC و SP-F0.75 جذب انرژی به ترتیب 69 و 158 درصد نسبت به تیر مرجع افزایش یافته است. شکل پذیری تیر تقویت شده مارپیچی با بتن معمولی و بتن الیافی به ترتیب 0.87 و 1.17 برابر تیر کنترلی می باشد. نتایج بیانگر کاهش شکل پذیری تیر SP-NC نسبت به تیر کنترلی می باشد که با افزودن 0.75 درصد حجمی الیاف به بتن، ضعف شکل پذیری در تیر SP-NC رفع می گردد. این نتایج مزایای استفاده از خاموت گذاری مارپیچی در تیرهای ساخته شده با بتن الیافی پیشنهاد شده در این مقاله را اثبات می کند.