استفاده از بتن های ویژه و توانمند در سازه های بتنی به علت دارا بودن خصوصیات منحصر به فرد، رو به گسترش می باشد. یکی از روش های غلبه بر این مشکل مسلح کردن بتن به الیاف می باشد که سبب تشکیل ترک های ریز چندگانه می گردد که مشخصه اصلی تامین شکل پذیری کششی مصالح HPFRCC است. با توجه به بررسی عمده استفاده از این مصالح بر روی رفتار خمشی و توجه کمتر به رفتار برشی، در این تحقیق اقدام به بررسی رفتار برشی این مصالح در تیرهای عمیق شده است. در این راستا پاسخ تجربی تعداد 5 تیر شامل تیرهای ساده عمیق مسلح بتن کامپوزیتی الیافی تحت بار متمرکز در وسط دهانه با نسبت دهانه برشی به عمق 75/0 مورد بررسی قرار گرفته است. تیرهای عمیق گروه اول با درصد متفاوت الیاف 0، 1 و 2 درصد و تیرهای گروه دوم با الیاف فولادی 0 و 2 درصد ساخته شدند. نمونه های گروه اول فاقد آرماتور برشی جان و نمونه های گروه دوم دارای آرماتور برشی جان می باشند. پس از انجام آزمایشات، ملاحظه گردید که با افزایش درصد الیاف فولادی در تیرهای عمیق، ظرفیت باربری و همچنین شکل پذیری نمونه ها به میزان قابل توجهی افزایش یافت. افزایش درصد الیاف و همچنین اضافه نمودن آرماتور های برشی، میزان ضریب شکل پذیری برشی را افزایش می دهد. از طرفی ملاحظه گردید، نمونه های F2 در گروه دوم که دارای آرماتور برشی جان می باشند، نسبت به نمونه مشابه در گروه اول (فاقد آرماتور برش جان)، دارای ضریب شکل پذیری حدود 9درصد بیشتر می باشند.

تیرهای همبند ساخته شده از بتن های سیمانی مسلح الیافی توانمند از نسل های پیشرفته بتن های الیافی به شمار می آیند و جایگزین مناسبی برای تیرهای همبند بتنی معمولی می باشند. با استفاده از این مصالح علاوه بر افزایش شکل پذیری سازه و کاهش مقادیر آرماتورهای عرضی و قطری می توان به ظرفیت برشی بالاتری دست یافت. این مقاله به بررسی آزمایشگاهی تاثیر جایگزینی بتن الیافی توانمند (HPFRCC، High Performance Fiber Reinforcement Cementitious Composite) به جای بتن معمولی در تیر رابط دیوارهای برشی همبند بتنی می پردازد. نمونه اول با بتن معمولی و نمونه دوم از بتن الیافی توانمند طراحی و ساخته شده است. نتایج نشان داد که وجود الیاف باعث جلوگیری از افزایش عرض و پخش ترک ها در نمونه ساخته شده از بتن الیافی توانمند نسبت به نمونه بتن معمولی و افزایش میزان جذب انرژی نمونه ها و تاخیر در ایجاد گسیختگی شده و شکست برشی-کششی در نمونه بتن معمولی به شکست برشی-لغزشی در نمونه بتن الیافی تبدیل شد. همچنین، افزایش 117 % مقاومت برشی بتن و 60٪ جذب انرژی تیر همبند ساخته شده با بتن الیافی توانمند نسبت به نمونه مرجع از دیگر مزایای آن بوده است.

1مد شکست برشی عناصر سازه ای مانند تیرها و ستون ها از مدهای شکست ترد محسوب می شود. بر این اساس، آیین نامه های طراحی روابط محافظه کارانه ای را برای تعیین مقاومت برشی ارائه کرده اند تا از عدم وقوع این شکست ناگهانی اطمینان حاصل شود. در این راستا، آیین نامۀ AISC 360 روابطی را برای تعیین مقاومت برشی اعضای مختلط محاط در بتن با درنظرگرفتن مقاومت برشی  فولاد به تنهایی، مقاومت برشی بخش بتن مسلح و مقاومت مقطع فولادی در ترکیب با میلگردهای عرضی ارائه کرده است. آیین نامۀ AISC 360 به طور محافظه کارانه ای استفاده از مجموع مقاومت برشی مقطع فولادی و بتن مسلح را برای تعیین مقاومت برشی اعضای مختلط محاط در بتن به دلیل تحقیقات ناکافی نادیده گرفته است. این مطالعه رفتار برشی ستون های مختلط محاط در بتن را به صورت مطالعات آزمایشگاهی و عددی بررسی می کند. در این پژوهش، ستون های مختلط محاط در بتن با طول کوتاه که رفتار آن ها توسط برش کنترل می شود، با درنظرگرفتن چندین پارامتر مهم طراحی، ازجمله مقاومت فشاری بتن، نسبت فولاد و شکل هستۀ فولادی، نسبت میلگردهای طولی، فاصلۀ میلگردهای عرضی و نسبت عملکرد مختلط مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مدهای شکست، الگوی گسترش ترک، پاسخ نیرو-تغییرشکل، مقاومت برشی اسمی ستون های مختلط محاط در بتن و اثرات متغیرهای کلیدی بر مقاومت برشی ستون های مختلط محاط در بتن ارائه و مورد بحث قرار گرفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که حذف بخش فولادی یا سهم بتن مسلح منجربه نادیده گرفتن بخش قابل توجهی از مقاومت برشی اعضای مختلط محاط در بتن می شود. از بین پارامترهای کلیدی طراحی درنظرگرفته شده، نسبت میلگرد عرضی، مقاومت فشاری بتن و نسبت هستۀ فولادی تأثیرگذارترین متغیرهایی هستند که بر رفتار برشی ستون های مختلط محاط در بتن تأثیر می گذارند.

مقاومت و رفتار مناسب بتن فوق توانمند در مقابل بارهای ضربه ای می تواند از ویژگی های مهم این نوع مصالح باشد و بررسی این موضوع از اهمیت بالایی برخوردار است و نتایج تحقیق در این زمینه می تواند دستاورد مهمی برای طراحی و ساخت سازه های امن با رویکرد پدافند غیرعامل داشته باشد. هدف از این تحقیق، بررسی رفتار یک نوع بتن فوق توانمند مسلح شده با الیاف فولادی (UHPSFRC) که توسط نویسندگان طراحی و ساخته شده است، در مقابل برخورد پرتابه های با سرعت کم و زیاد است. جهت بررسی رفتار و قابلیت این بتن در تحمل ضربه و برخورد پرتابه ها، یک نوع بتن با مقاومت بالا (HSC) نیز به عنوان مبنای مقایسه ساخته شده است. رفتار این دو نوع بتن در مقابل ضربه با سرعت کم با انجام آزمایش سقوط وزنه بررسی شده است و خصوصیاتی شامل تعداد ضربه های لازم برای ایجاد اولین ترک و گسیختگی کلی، الگوی ترک خوردگی و قطر سوراخ شدگی در نمونه های بتن مد نظر قرار گرفته است. جهت بررسی این دو نوع بتن در مقابل برخورد پرتابه با سرعت بالا، از روش شبیه سازی عددی استفاده شده است. نتایج آزمایش سقوط چکش نشان می دهد که HSC ترد است و مقاومت ضربه ای کمی دارد و در همان ضربه اول به چندین تکه شکسته می شود. اما UHPSFRC با دو درصد الیاف رفتاری شکل پذیر بروز می دهد و قادر به تحمل حداقل ده ضربه پی در پی چکش است. نتایج شبیه سازی های عددی نیز نشان می دهد که تحت شرایط یکسان برخورد پرتابه اجایو شکل با سرعت بالا، هدف بتنی UHPSFRC دچار نفوذ بدون سوراخ شدگی شده، اما در هدف HSC با همان ضخامت، نفوذ کامل و سوراخ شدگی اتفاق افتاده است.

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

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.

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.