بررسي رفتار محوري و خمشي در ستون‌هاي بتن‌آرمه تحت بارگذاري‌هاي چرخه‌اي يك طرفه و دو طرفه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

اهميت ستون‌هاي بتن‌آرمه در سازه‌هاي بتني، همواره محققان را به بررسي اين اعضاي مهم تحت پديده‌هاي مخرب طبيعي هم‌چون زلزله واداشته است. به علت اهميت انكار ناپذير ستون‌ها در حفظ پايداري سازه، لازم است كه در طول عمر مفيد ساختمان سالم بمانند و تحت بارهاي وارد شده در هنگام زلزله، آخرين اعضايي باشند كه دچار خرابي مي‌شوند. در راستاي بررسي دقيق‌تر رفتار ستون‌هاي بتن‌آرمه، در دانشگاه صنعتي اصفهان دستگاهي با ويژگي منحصر به فرد طراحي و ساخته شد كه شرايط بارگذاري در ستون‌ها را به زلزله نزديك‌تر مي‌كند و ديد وسيع‌تر و واقع بينانه‌تري نسبت به رفتار ستون‌هاي بتن‌آرمه به محقق مي‌دهد. اين دستگاه مي‌تواند بر يك نمونه ستون بتني با مقياس كوچك، بار چرخه‌اي با خروج از مركزيت دو طرفه اعمال كند؛ به گونه‌اي كه تنها بار محوري و لنگر خمشي بر نمونه وارد شود. اين ويژگي، بر خلاف ساير روش‌هاي متداولي است كه بارگذاري به صورت يك طرفه و يكنوا بر ستون اعمال مي‌شد. اين تحقيق شامل مجموعه‌اي از مطالعات آزمايشگاهي بر روي رفتار محوري و خمشي نمونه ستون‌هاي بتن‌آرمه تحت اثر بارگذاري چرخه‌اي يك طرفه و دو طرفه است. براي اين منظور، 14 ستون بتن‌آرمه‌ي مربعي با بعد مقطع 125 ميلي متر و ارتفاع 900 ميلي متر ساخته شد. نمونه‌ها در 4 گروه بر اساس ميزان خروج از مركزيت اعمالي 30، 60، 90 و 120 ميلي متر دسته بندي شدند. در هر گروه‌، سه نمونه قرار داشت كه يكي تحت بارگذاري يكنوا و دوتاي ديگر تحت بارگذاري‌هاي چرخه‌اي با خروج از مركزيت‌هاي يك طرفه و دو طرفه قرار گرفتند. نتايج به دست آمده از آزمايش‌ها تحليل شدند و تاثير سه نوع بارگذاري ذكر شده بر عملكرد ستون‌ها از منظر روند ايجاد گسيختگي و مود شكست، حداكثر ظرفيت باربري و شكل پذيري بررسي شد. هم‌چنين، نمونه‌هاي تحت بارگذاري چرخه‌اي، از نقطه نظر كاهش سختي و استهلاك انرژي مورد ارزيابي قرار گرفتند و با يك‌ديگر مقايسه شدند. در انتها نيز نتايج به دست آمده از آزمايش‌ها، با مقادير حاصل شده از روابط تئوري موجود در آيين نامه‌ي ACI 318 مقايسه گرديد. نتايج حاصل شده از تحليل داده‌ها نشان داد كه بارگذاري چرخه‌اي دو طرفه به علت ايجاد خرابي‌هاي بيش‌تر، باعث كاهش حداكثر ظرفيت باربري و شكل پذيري نمونه‌ها مي‌شود؛ اين در حالي است كه بارگذاري چرخه‌اي يك طرفه نسبت به بارگذاري يكنوا، تاثير زيادي در كاهش ميزان حداكثر ظرفيت باربري و شكل پذيري نمونه‌ها ندارد. تاثير بارگذاري چرخه‌اي دو طرفه بر يك نمونه ستون بتن‌آرمه به گونه‌اي است كه در خروج از مركزيت 120 ميلي متر، حداكثر ظرفيت باربري و شكل پذيري به ترتيب به ميزان 1/10 و 7/8 درصد نسبت به نمونه‌ي مشابه تحت بارگذاري يكنوا كاهش مي‌يابد. اين ميزان كاهش ظرفيت باربري براي خروج از مركزيت‌هاي 30، 60 و 90 ميلي متر به ترتيب برابر با 6/4، 4/5 و 4/9 درصد است. بنا بر اين، با افزايش ميزان خروج ازمركزيت بار، اختلاف بين حداكثر ظرفيت باربري نمونه‌هاي مشابه تحت بارگذاري‌هاي چرخه‌اي دو طرفه و يكنوا افزايش مي‌‌يابد. هم‌چنين با مقايسه‌ي منحني اندركنش بار محوري و لنگر خمشي به دست آمده از آزمايش‌ها با نتايج تئوري، نتيجه گيري شد كه روابط موجود در آيين نامه‌يACI 318 ايمن و در جهت اطمينان است.

228196

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان