بررسي تأثير خوردگي ناشي از كلريد بر عملكرد لرزه¬اي و ميزان خسارت وارده به سازه¬هاي بتن آرمه با قاب خمشي

كارشناسي ارشد

يكي از آسيب¬هايي كه در سازه¬هاي بتن آرمه به وجود مي¬آيد و باعث مي¬شود كه سازه مورد نظر عملكرد مورد انتظار را در هنگام وقوع زلزله محتمل نداشته باشد خوردگي مي¬باشد. سازه¬هاي بتن آرمه نزديك به ساحل، پل¬هايي كه در معرض نمك يخ زدايي در فصل زمستان هستند، پايه¬هاي سازه¬هاي دريايي كه تحت اثر جز و مد هستند، از جمله مواردي است كه خوردگي باعث آسيب در عملكرد مورد انتظار مي¬شود. خوردگي بيشتر تحت دو عامل كلر(خوردگي حفره¬اي) و كربوناسيون(خوردگي يكنواخت) رخ مي¬دهد. بعد از عبور اين يون¬ها از پوشش فيزيكي(كاور بتني) و پوشش شيميايي(لايه محافظ غير فعال دور ميلگرد) به سطح ميلگرد رسيده و خوردگي آغاز مي¬شود. در اثر خوردگي خصوصيات مكانيكي فولاد و بتن كاهش يافته و عملكرد لرزه¬اي سازه را تحت تأثير قرار مي¬دهد. در اين تحقيق خوردگي ناشي از كلر به صورت حفره¬اي در نظر گرفته شده است. همچنين براي بررسي عملكرد لرزه¬اي، يك قاب خمشي بتني 20 طبقه بررسي شده است. ابتدا زمان شروع خوردگي را در دو حالت تعييني و احتمالاتي(با در نظر گرفتن عدم قطعيت¬ها) براي سه نسبت آب به سيمان 0.5، 0.45 و 0.4 تعيين شد. سپس تأثيرات خوردگي مانند كاهش سطح مقطع آرماتورها، كاهش خصوصيات مكانيكي آرماتورها و كاهش مقاومت فشاري بتن براي هر سه نسبت آب به سيمان، بر ستون¬هايي كه تحت اثر خوردگي قرار مي¬گيرند، اعمال شد و با استفاده از تحليل استاتيكي غيرخطي، تحليل ديناميكي فزاينده و منحني¬هاي شكنندگي عملكرد لرزه¬اي مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به بررسي‌هاي انجام گرفته نرخ خوردگي در ابتداي شروع خوردگي بيشتر و در سال¬هاي بعد از شروع خوردگي كاهش پيدا مي¬كند. با توجه به نتايج بدست آمده شكل پذيري سازه بيشتر از اضافه مقاومت تحت تأثير خوردگي قرار گرفته و كاهش پيدا مي¬كند. در پايان عمر مفيد سازه اين مقدار كاهش براي نسبت آب به سيمان 0.5 بيشتر از 72% و براي نسبت آب به سيمان 0.4 بيشتر از 39% مي‌باشد. با افزايش نسبت آب به سيمان (نفوذپذيري بيشتر) ميزان كاهش شكل پذيري به صورت قابل توجهي افزايش پيدا مي‌كند. اين بررسي‌ها و مقايسه‌ها لزوم توجه بيشتر به نسبت آب به سيمان در طراحي‌ها و اجرا را در سازه‌هاي نزديك ساحل را نشان مي‌دهد. همچنين با تغيير نسبت آب به سيمان از 0.4 به 0.5، در پايان عمر مفيد سازه احتمال قرارگيري در آستانه آسيب ديدگي گسترده و فروريزش براي شدت زلزله طراحي و بزرگترين زلزله محتمل به صورت جهشي افزايش داشته است. در نسبت آب به سيمان 0.5 و 10 سال پاياني عمر مفيد سازه، جهش زيادي در احتمال فروريزش مشاهده مي‌شود. سازه در اين زمان در اثر خوردگي خطر زيادي را در شدت بزرگترين زلزله محتمل، تجربه مي‌كند. خوردگي تأثير بسزايي بر عملكرد لرزه¬اي مورد انتظار سازه در طول مفيد آن دارد و باعث كاهش آن مي¬شود. پارامترهايي مانند مصالح ساخت بتن، كيفيت ساخت بتن و ميزان پوشش بتني روي ميلگرد تأثير بسزايي در كاهش اثر اين آسيب بر سازه دارند. اين تحقيق ميزان اهميت تأثير نسبت آب به سيمان در عملكرد سازه¬هايي كه تحت تأثير اين آسيب هستند را نشان مي¬دهد.

196231

دانشگاه علم و صنعت ايران

محمد قانوني بقا

مهندسي عمران-زلزله

محسنعلي شايانفر