بررسی اثر افزایش مقاومت فشاری بتن و قطر خاموت مارپیچ در تیر بتنی با خاموت مارپیچ مستطیلی

در این تحقیق برای نخستین بار رفتار تیر بتن مسلح با خاموت مارپیچ مستطیلی به صورت عددی شبیه سازی شد و مورد بررسی قرار شد گرفت. استفاده از خاموت مارپیچ مستطیلی به جای خاموت تنگ بسته به دلیل صرفه جویی در زمان نصب و هزینه ی نیروی کار از نظر اقتصادی بسیار مناسب تر از خاموت با تنگ بسته خواهد بود. علاوه بر مزایای اجرایی، این نوع خاموت در مقایسه با خاموت تنگ بسته می تواند هسته ی بتنی تیر بتن مسلح را تحت فشار محصوری یکنواخت تر و کاراتری قرار دهد که منجر به افزایش مقاومت و شکل پذیری تیر به صورت همزمان می شود. در این مطالعه ابتدا با استفاده از نرم افزار solid work هندسه ی سه بعدی خاموت مارپیچ مستطیلی مطابق با نمونه ی آزمایشگاهی موجود در یک تحقیق معتبر ایجاد گردید و سپس به وسیله ی نرم افزار اجزای محدود Abaqus، نمونه ی آزمایشگاهی تیر بتن مسلح به طور کامل مدل سازی و تحلیل شد. خاموت مارپیچ طراحی شده دارای گام مارپیچ 127 میلیمتر و زاویه ی 85 درجه با راستای عمودی بود که در طول تیر بتنی که 2440 میلیمتر بود امتداد داشت. بارگذاری به روش کنترل جابجایی اعمال شد و نتایج بر اساس نمودارهای بار- جابجایی وسط دهانه بررسی گردید. در این مطالعه ی عددی، پس از مقایسه ی منحنی بار – تغییر مکان بدست آمده از تیر شبیه سازی در نرم افزار Abaqus با نمودار متناظر نمونه ی آزمایشگاهی و اطمینان از صحت کارکرد مدل عددی اجزای محدود، به عنوان مطالعه ی پارامتری ، نمونه هایی از تیربتنی با مقاومت های فشاری بتن 25، 30، 40، 50 و 60 مگاپاسکال مدل سازی و رفتار بار – تغییر مکان آن ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در مطالعه ی پارامتری دیگری به بررسی اثر افزایش قطر خاموت مارپیچ بر مقاومت برشی تیر بتن آرمه با خاموت مارپیچ مستطیلی پرداخته شد و در آخر تاثیر افزایش توام مقاومت فشاری بتن و قطر خاموت مارپیچ مستطیلی بر مقاومت برشی تیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی نشان داد که با افزایش مقاومت فشاری بتن، ظرفیت برشی تیر بتنی با خاموت مارپیچ مستطیلی نسبت به تیر بتن مسلح معادل با خاموت تنگ بسته به میزان %50 افزایش می یابد و همچنین شکل پذیری تیر یاد شده نیز بیشتر می شود. همچنین با افزایش قطر خاموت مارپیچ، ظرفیت برشی و شکل پذیری تبر بتنی به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد که به دلیل محصور شدگی بهتر و بیشتر هسته بتنی می باشد. ضمنا با افزایش توام مقاومت فشاری بتن و قطر خاموت مارپیچ، به مقاومت برشی بیش از 320 کیلونیوتن می رسیم که با توجه به این مقدار در آینده می توان از این مدل تیرها در صنعت ساختمان و پل سازی بیشتر بهره برد.

کلیدواژه ها:

تیر بتن آرمه ، خاموت مارپیچ مستطیلی ، مدلسازی عددی ، ظرفیت باربری ، شکل پذیری