بررسی آزمایشگاهی و عددی رفتار چرخه ای تیرهای بتن آرمه با استفاده از سیستم ضد کمانش ورق فولادی دورگیر در محل مفصل پلاستیک

در قاب های خمشی بتن آرمه، در محل مفصل پلاستیک تیرهای بتنی، بیشترین تغییر شکل های موردنیاز سازه تامین می شود و به همین دلیل است که همواره در آیین نامه های مختلف طراحی لرزه ای، ضوابط بسیار سخت گیرانه ای در مورد فاصله بین آرماتورهای عرضی در نظر گرفته شده است که اجرا و بتن ریزی در این نواحی را به دلیل ازدیاد آرماتور دچار مشکل می کند. در محل مفصل پلاستیک تیرهای بتنی با ارتفاع زیاد، به دلیل ازدیاد نیاز کرنشی آرماتورهای طولی، آرماتورهای با قطرکم تحت بارهای چرخه ای، دچار کمانش شده و به صورت خستگی تحت کمانش بارهای چرخه ای کوتاه، گسیخته می شوند. در این پژوهش، با معرفی یک سیستم جدید برای استفاده در محل مفصل پلاستیک تیرهای بتن مسلح، سعی داشتیم تا مشکلات مطرح شده در مفصل پلاستیک سازه های بتنی را حل وفصل کنیم. بررسی های انجام شده در این تحقیق، هم به صورت آزمایشگاهی و هم به صورت عددی بوده که در ابعاد واقعی و تحت بار چرخه ای، در نظر گرفته شده است. در سیستم معرفی شده جدید در محل مفصل پلاستیک، با استفاده از دو ورق فولادی خم و سوراخ کاری شده، یک سیستم مهاری برای آرماتورهای طولی ساخته شده است که هم بتواند یک محصورشدگی مناسب برای کمانش آرماتورهای طولی در ناحیه مفصل پلاستیک باشد، و هم با افزایش محصورشدگی بتن هسته مرکزی تیر، شکل پذیری سیستم را افزایش دهد. نمونه های آزمایشگاهی تعداد ۲ نمونه ۵ متری بوده که نمونه اول، بدون ورق دورگیر فولادی و به صورت معمولی طراحی و ساخت شده است ولی در نمونه دوم، از سیستم ضد کمانش ورق دورگیر کننده استفاده شده است. با مشاهده نتایج آزمایش های تجربی و عددی، می توان به این نتیجه رسید که با استفاده از ورق فولادی در محل مفصل پلاستیک، از کمانش آرماتورهای طولی به صورت کلی در جهت خارج از تیر، جلوگیری شده است. همچنین با تحلیل مدل های عددی با استفاده از نرم افزار اجزا محدود LS-Dyna، عملکرد مثبت این سیستم بررسی شده است.

کلیدواژه ها:

کمانش ، تیر بتنی ، مفصل پلاستیک ، رفتار چرخه ای ، آرماتور طولی