همه چیز درباره مقاومت خمشی بتن

همه چیز درباره مقاومت خمشی بتن
  • 155
  • 1400/10/7

مقاومت خمشی بتن

پایداری سازه عمدتاً تحت تأثیر مقاومت بتن است. مقاومت خمشی معیاری برای سنجش مقاومت کششی بتن است، به عبارت دیگر معیاری برای مقاومت در برابر شکست در خمش است. هدف اصلی این مطالعه تحلیل تجربی استحکام تیرهای خورده شده با استفاده از سیمان پرتلند معمولی است. نمونه های تیر با استفاده از بتن گرید M20 برای OPC تهیه می شوند. نمونه‌های تیر ریخته‌گری شده به‌عنوان تیر عمودی عمودی در راه‌اندازی بارگذاری آماده‌شده ویژه آزمایش می‌شوند و رفتار انحراف بار مورد مطالعه قرار می‌گیرد. بهبود مقرون به صرفه عملکرد مکانیکی مصالح ساختاری یک هدف مهم در صنعت ساختمان است. برای بهبود مقاومت خمشی بتن ساده به منظور کاهش هزینه های ساخت و ساز، می توان از افزودن الیاف به مخلوط بتن استفاده کرد. افزودن الیاف فولادی کوچک با طول ها و نسبت های مختلف به صورت تجربی از نظر افزایش مقاومت خمشی بتن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. اهداف اصلی مطالعه حاضر به ارزیابی تأثیر طراحی الیاف فولادی بر افزایش ویژگی‌های خمشی بتن و نحوه شکست مربوط می‌شود.

دو نوع تیر مورد بررسی قرار گرفته است. سطح نیرو، انحراف و زمان شکست تیرها اندازه گیری شده است. ترک برشی، ترک خمشی و ترک برشی خمشی میانی مورد بررسی قرار گرفته است. محتوای الیاف فولاد مورفولوژی ترک را کنترل کرد. اگر به جای الیاف فولادی صاف، از الیاف موجدار استفاده شود، مقاومت خمشی و زمان شکست بتن تقویت‌کننده الیافی می‌تواند بیشتر افزایش یابد. خمش یا خمش معمولاً در عناصر سازه ای مانند تیرها و دال هایی که به صورت عرضی بارگذاری می شوند، دیده می شود. خوردگی یکی از عوامل مهمی است که سطح مقطع فولاد را کاهش می دهد و در نتیجه ظرفیت تحمل بار سازه را کاهش می دهد و بدون هشدار قبلی باعث شکست شکننده سازه می شود. از این رو، این اثرات خوردگی برای عملکرد بهتر سازه ها نیاز به مطالعه دارد. مطالعات به ویژه در محیط‌های خورنده مانند مناطق ساحلی که سازه‌ها در معرض محیط‌هایی با رطوبت و محتوای نمک بالا قرار دارند اهمیت بیشتری می‌یابد. ظرفیت تحمل لحظه ای تیر بتن کم تقویت شده بیشتر به مقاومت فولادهای تقویت کننده بستگی دارد.

بنابراین، از دست دادن فولاد تقویت کننده ممکن است حیاتی باشد و نیاز به توجه ویژه دارد. خوردگی یکی از علل مهم از دست دادن سطح فولاد است. خوردگی عمومی که در طول آرماتور به صورت یکنواخت ظاهر می شود، دو اثر خواهد داشت: اولاً سطح مقطع فولاد را کاهش می دهد و ثانیاً ناپیوستگی های موضعی در سطح فولاد ایجاد می کند. این اثرات ظرفیت کششی فولاد را متناسب با از دست دادن سطح مقطع آن کاهش می دهد. بنابراین، با افزایش محصولات خوردگی، سطح مقطع فولاد کاهش می‌یابد و از این رو، علاوه بر زوال باند، ظرفیت لحظه‌ای نهایی سازه نیز کاهش می‌یابد تا جایی که سطح فولاد آنقدر کوچک می‌شود که دیگر نمی‌تواند مقاومت کند. بار و در نتیجه منجر به فروپاشی سازه می شود.

برنامه آزمایشی

خواص مواد

سیمان:

در تحقیق حاضر از سیمان پرتلند معمولی (درجه 43) استفاده شد. نتایج این نیاز را مطابق با استاندارد تأیید می کند.

1. دانه های ریز: آزمایش های فیزیکی بر روی سنگدانه های ریز انجام شد. نتایج در جدول 1 آورده شده است.
2. سنگدانه درشت: اندازه سنگدانه مورد استفاده 20 میلی متر کوچک و 12.5 میلی متر پایین اندازه زاویه ای نوع درشت دانه بود. آزمایش‌های فیزیکی بر روی سنگدانه‌های درشت انجام شد. نتایج آزمایش و آنالیز غربال ترکیبی در جدول 2 آورده شده است.
3. فولاد تقویت کننده: برای قطر 12 میلی متر، 16 میلی متر و 20 میلی متر میله ها استحکام تسلیم به دست آمده به ترتیب 470 مگاپاسکال، 470 مگاپاسکال و 480 مگاپاسکال بود.
4. آب: در این آزمایش از آب آشامیدنی معمولی استفاده می شود.

همه چیز درباره مقاومت خمشی بتن

طراحی مخلوط بتن:

نسبت مخلوط استفاده شده برای گرید M20 بتن OPC و نسبت آب سیمان 0.5 در نظر گرفته شده است. اسلامپ به دست آمده بین 80 تا 120 میلی متر بود.

جزئیات تقویت: دو سری تیرهای کنسول بتن مسلح به طول 300میلی متر در 400 میلی متر و طول 2150میلی متر ریخته گری شده است که دارای دهانه برشی 1750میلی متر و طول باربری 400 میلی مترمی باشد. در سری 1 تیرها با بتن ساخته شده از سیمان پرتلند معمولی تهیه می شوند. تیرها با دو قطر 20 میلی متر و یکی به قطر 16 میلی متر در بالا و همان آرماتور در پایین ارائه می شود. آرماتور برشی میلگردهای TMT قطر 12 میلی متر با فاصله 150 میلی متر c/c برای طول 1650 میلی متر از انتهای آزاد و میلگردهای TMT قطر 12 میلی متر با فاصله 75 میلی متر c/c برای طول 500 میلی متر برای طول باقی مانده تیر تا اطمینان حاصل کنید که شکست خمشی بر شکست های برشی نشان داده شده در شکل 1 غالب است.

اندازه گیری نرخ خوردگی: برای مطالعه سطح خوردگی موجود نمونه های تیر، چگالی جریان اولیه با استفاده از سیستم اندازه گیری خوردگی اندازه گیری شد. تیرهای کنترل شده در معرض خوردگی قرار نگرفتند. این نمونه‌های تیر به تعداد شبکه‌هایی تقسیم شدند تا پروب حلقه محافظ را برای قطبی کردن ناحیه معین روی میلگرد بتنی قرار دهند. در هر گره، چگالی جریان خوردگی با تکنیک اندازه‌گیری شد. این نمونه های تیر با تیرهای خورده شده برای سطوح مختلف خوردگی آزمایش شدند. 

تنظیمات تست: آزمایش خمشی تیر کنسول تحت قاب بارگذاری مخصوص تهیه شده انجام شد. راه اندازی بارگذاری در بستر واکنش موجود در آزمایشگاه ساخته شد تا با اعمال بار نقطه ای در انتهای آزاد تیر در جهت عرضی، تیر را به عنوان یک کنسول عمودی آزمایش کند. برای دستیابی به استحکام در انتهای ثابت تیر، از جک هیدرولیک سنگین در مقابل بخش ستون فولادی در سمت دیگر تیر استفاده شد. تثبیت کامل در انتهای پایین تیر با تنظیم حرکت بازوی جک هیدرولیک حاصل شد. قاب بارگیری به عنوان یک قاب فضایی فولادی طراحی شد، بخش ساخته شده از دو بخش استاندارد با رو به رو برای ساخت قاب بارگیری استفاده شد. پیچ‌های هلتی با قطر 16 میلی‌متر با ظرفیت 40 کیلونیوتن بر روی بستر واکنش گروت شدند تا قاب بارگیری را به بستر واکنش ثابت کنند.

قاب بارگیری برای حمل بار متمرکز 100 کیلونیوتن طراحی شده است که واکنش مورد انتظار از عنصر تیر است. همه تیرها به عنوان تیر کنسول در یک قاب آزمایشی فولادی با ظرفیت 15 تن ساخته شده از تیرچه های فولادی نورد آزمایش می شوند، تیر با دهانه 1750 میلی متر در یک انتها برای طول یاتاقان 400 میلی متر ثابت شده است. دهانه و نقاط بار برای همه تیرها ثابت نگه داشته شد. بار متمرکز بر روی انتهای آزاد تیر اعمال می شود. بازوی پخش کننده بار، هر جا که از آن استفاده شود، تیرچه فولادی نورد شده است که بر روی غلتک هایی که در نقاط بارگیری نگه داشته می شوند، حمایت می شود. بر روی بازو پخش کننده بار، حلقه اثبات با ظرفیت 20 تن که برای اندازه گیری بار اعمال شده استفاده می شود، قرار می گیرد که جک هیدرولیک 20 تنی بر روی تیرچه فولادی نورد شده قاب بارگیری ثابت می شود. پمپ جک های هیدرولیک که توسط یک اهرم دستی کار می کند.

نتایجی که اظهار شده: نمونه های تیر برای مطالعه مقاومت خمشی تیر با بتن OPC آماده می شوند. چگالی جریان خوردگی اولیه برای تیر کنترل شده با استفاده از دستگاه ACM تعیین شده است. نتایج نشان می دهد که 31.3 درصد تغییرات در مقادیر نظری بار نهایی در مقایسه با مشاهدات تجربی وجود دارد. در این مقاله نتایج فقط برای نمونه های کنترل ارائه شده است. در حال حاضر آزمایش‌هایی روی تیرهایی با سطوح مختلف خوردگی انجام می‌شود.