روش های ارزیابی میلگرد و انکر کاشت شده با آزمون تنش لرزه ای شبیه سازی شده

مقدمه

می توان گفت که موضوع مهار در بتن یکی از پیچیده ترین مباحث در حوزه طراحی و محاسبه می باشد که مطالعات متعددی به صورت آزمایشگاهی و نظری طی ده ها روی آن صورت پذیرفته است. مهارها در بتن کاربردهای بسیار وسیعی دارند. اتصال اعضای فولادی و بتنی از طریق صفحات فولادی و یا مهارهای مدفون در سازه های مرکب، صفحات پای ستون ها، کاشت میلگرد جدید در فرآیند مقاوم سازی سازه ها به منظور افزایش ظرفیت باربری و... نمونه هایی از این کاربردها محسوب می شوند.

مهارها عمدتا به دودسته تعبیه شده از پیش و کاشتنی تقسیم می شوند. در مهارهای کاشتنی دو حالت مکانیکی یا به صورت شیمیایی نظیر چسب کاشت میلگرد در بتن سخت شده مهار صورت می پذیرد. در این خصوص استاندارد ACI 355 در شرایط لرزه ای و آزمایشات شبیه سازی شده صحبت میکند که در اینجا به قسمتی از مطالب این استاندارد اشاره خواهیم کرد.

آزمایش های کششی شبیه سازی شده در شرایط لرزه ای:

آزمایش های شبیه سازی شده لرزه ای، ارزیابی عملکرد مهار در شرایط بتن ترک خورده و تحت بارگذاری تناوبی را مورد توجه قرار می دهند. عرض ترک تقریبا برابر با 150 درصد حداکثر عرض ترک در شرایط ارتجاعی در نظر گرفته می شود و حداکثر دامنه ی بار تناوبی تقریبا دو برابر دامنه ی بار بهره برداری تحت شرایط غیر لرزه ای می باشد.این آزمایش تمامی شرایط بارگذاری محتمل حین زلزله را در بر نمی گیرد و به علاوه شدت ترک خوردگی در نواحی مفاصل پلاستیک سازه را شبیه سازی نمی کند.

آزمایش ها در این مرحله اختیاری هستند اما به منظور ارزیابی عملکرد مهارهای چسبی در شرایط کشش لرزه ای با در نظر گرفتن اثرات ترک خوردگی به کار می روند.این آزمایش ها شامل اثرات فاصله از لبه نمی شوند.

آزمایش بر روی مهارهای با قطر مختلف و با عمق دفن شدگی مطابق با جداول ارائه شده در فصل سوم استاندارد ACI 355-4 انجام می شوند. مهار باید در ترک بسته به شکلی کاشته شود که محور آن با صفحه ترک تلاقی کند.ابزارهای اندازه بازشدگی عرض ترک شامل گیج های مدرج یا مبدل های الکتریکی به صورت تقریبا متقارن در هردو سمت مهار روی محوری عمود بر صفحه ترک نصب می شوند.در این صورت امکان درون یابی عرض ترک در محل مهار فراهم می گردد. تا حد ممکن فاصله ابزار اندازه گیری عرض ترک تا مرکز مهار کوچک در نظر گرفته شود. این فاصله نباید بزرگتر از 10 برابر طول مهاری و یا 125 میلیمتر باشد. قبل از اعمال بار خارجی به مهار، باید عرض ترک به مقدار از قبل مشخص شده افزایش داده شود.

حین آزمایش میزان بازشدگی ترک 0.5 میلیمتر در نظر گرفته می شود.این مقدار به عرض ترک مویی بسته پس از نصب مهار اضافه می گردد.سپس مهارها تحت اثر بارهای سینوسی با فرکانس تناوبی بین 0.1 تا 2 هرتز قرار می گیرد.

آزمایش های برشی شبیه سازی شده در شرایط لرزه ای:

در آزمایش های برشی شبیه سازی شده لرزه ای راستای بارگذاری موازی ترک ها می باشند. امکان دارد چرخه ی بارگذاری در فرکانس نسبتا کمی انجام گیرد، زیرا نرخ بارگذاری عامل مهم برای عملکرد مهار نمی باشند. استفاده از تابع بارگذاری رمپ از لحظه شروع بار چرخه ای از نقطه نظر سهولت انجام آزمایش دارای مزیت است.

این آزمایش به منظور ارزیابی عملکرد مهارهایی که تحت اثر بارهای برشی لرزه ای قرار می گیرند و شامل اثرات ترک خوردگی در بتن نیز می شوند، به کار می روند. ارزیابی بارگذاری لرزه ای باید طبق مراحل آزمایش در بتن ترک خورده فصل سوم ACI 355-4 انجام گیرند.

باید آزمایش روی مهارهای رزوه شده از داخل یا بولت منطبق بر مشخصات تولید کننده انجام گیرند. در این مرحله نیز حین آزمایش میزان بازشدگی ترک 0.5 میلیمتر لحاظ می گردد.سپس مهارها تحت اثر بارهای برشی سیکلیک نامنظم موازی با راستای ترک قرار میگیرند.

فرکانس بارگذاری باید بین 0.1 الی 2 هرتز قرار گیرد. به منظور کاهش لغزش کنترل نشده در زمان معکوس شدن بار چرخه ای، می توان بارگذاری برش تناوبی را با اعمال دو چرخه ی بار نیم سینوسی در فرکانس مورد نظر که به یک بار رمپ با سرعت کاهش یافته متصل می شود تقریب زد.

به دنبال کامل شدن چرخه های برش لرزه ای شبیه سازی شده، بازشدگی عرض ترک به مقدار حداقل برابر با بازشدگی در انتهای بارگذاری چرخه ای اعمال می شود و مهار در امتداد ترک تا مرز شکست بارگذاری شود مقدار بار برشی حداکثر که متناظر با ظرفیت برشی باقی مانده است، ثبت می گردد. همچنین جا به جایی متناظر ثبت شده و نمودار پاسخ بار- جا به جایی رسم میگردد.

موارد یاد شده قسمتی از شرایط و مراحل ارزیابی در شرایط لرزه ای می باشد که در استاندارد یاد شده ذکر شده است اما برای درک کاملتر و همچنین جزییات آزمون و جداول معیارهای پذیرش باید به اطلاعات کامل این استاندارد رجوع شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر مقالات زیر را مطالعه فرمایید. 

کاشت میلگرد  و انکر در بتن

عملکرد چسب کاشت میلگرد و ویژگی های آن

الزامات ارزیابی چسب کاشت میلگرد

الزامات عمومی ارزیابی انکرهای کاشته شده در بتن با استفاده از چسب کاشت میلگرد

مقاوم سازی لرزه ای با استفاده از کاشت میلگرد و پیچ