بررسي اثرات خوردگي ناشي از كربناسيون بر عملكرد لرزه اي ساختمان بلند تحت سناريو هاي مختلف خوردگي

ارشد

كربن دي اكسيد موجود در اتمسفر يكي از علل اصلي خوردگي در سازه هاي بتن آرمه مي باشد. آرماتور هاي مدفون در بتن توسط دو عامل فيزيكي (كاور بتني) و عامل شيميايي (لايه اكسيد محافظ در نزديكي سطح آرماتور) محافظت مي شوند. هنگامي كه گاز كربن دي اكسيد از كاور بتني عبور مي كند و به سطح مقطع آرماتور مي¬رسد، PH پيراموني اين لايه از 13 به 9 كاهش پيدا مي كند و لايه اكسيد محافظ در نزديكي سطح آرماتور از بين مي رود. فرآيند خوردگي باعث تغيير در خواص مكانيكي فولاد و بتن مي شود و عملكرد طبيعي سازه را مختل مي كند و تاثييرات منفي در سازه مي گذارد. بنابراين درك چگونگي رفتار سازه هاي بتن آرمه تحت اثر خوردگي از موضوعات مهم و اساسي بوده و نياز به بررسي و آزمايش دارد. در اين تحقيق ابتدا اثرات خوردگي ناشي از كربناسيون بررسي مي¬شود و با استفاده از تئوري هاي رايج زمان شروع خوردگي مدل سازي مي¬شود. سپس قاب 12 طبقه هسلتون در نرم افزار اپنسيس مدل سازي مي¬شود و براي فرآيند ارزيابي سازه تحليل پوش اور و ديناميكي افزايشي صورت مي گيرد. در مرحله بعد اثرات خوردگي ناشي از كربناسيون بر سازه اعمال مي شود و تحليل سازه براي 30 سال پس از وقوع خوردگي براي بازه هاي زماني 10 ساله در سناريو هاي مختلف خوردگي انجام مي¬شود. در انتها نتايج تحليل پوش اور و ديناميكي افزايشي براي هر يك از حالات خوردگي بررسي و مقايسه مي¬شود. نتايج نشان مي¬دهد در اثر خوردگي مقادير لنگر نهايي تحت اثر خوردگي كاهش مي يابد به گونه اي كه در سناريو هاي اول و دوم تحت 4 وجه خوردگي ستون هاي طبقه اول مقادير لنگر نهايي براي ستون مياني به ترتيب 52 و 59 درصد كاهش پيدا مي كند. همچنين نتايج تحليل سازه غيرخطي نشان مي دهد خوردگي باعث كاهش ظرفيت سازه و تغيير در سطح عملكردي سازه مي¬شود به گونه اي كه براي سناريو اول و دوم نتايج تحليل استاتيكي غيرخطي نشان مي دهد ضريب اضافه مقاومت و شكل پذيري سازه به طرز چشمگيري براي سناريو اول به ترتيب 16 و 56 درصد كاهش مي يابد. همچنين شكل پذيري سازه بيش تر از ضريب اضافه مقاومت تحت تاثير خوردگي قرار گرفته به گونه اي كه براي سناريو دوم ضريب شكل پذيري 60 درصد و براي سناريو سوم 24 درصد كاهش يافت. بنابراين خوردگي 4 وجه بحراني بوده و به دليل كاهش شديد مشخصات مكانيكي فولاد و بتن راهكار هايي مانند حفاظت سطحي براي جلوگيري از اين اتفاق در نظر گرفت تا زمان شروع خوردگي بالا رود و از كاهش ظرفيت سازه جلوگيري شود.

196267

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد قانوني بقا

عمران سازه

دكتر محسنعلي شايانفر