مدلی مکانیکی برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح لاغر و غیر لاغر آسیب دیده بر اثرخوردگی
چکیده
خوردگی فولاد در سازه های فولادی منجر به کاهش سطح آرماتور، تغییر در مشخصات مکانیکی، ترک خوردگی و در نهایت پوسته پوسته شدن و کنده شدن پوشش بتنی و سایر پدیده ها می شود. رکاب ها معمولا قطر کوچکی دارند، آنها با توجه به پوشش بتنی کوچکی که دارند، در مقایسه با آرماتور طولی بیشتر نسبت به خوردگی حساس هستند. بنابراین، خوردگی آنها تأثیر قابل توجهی بر روی مقاومت برشی دارد. اغلب مدل های موجود که به کاهش مقاومت برشی در سازه های بتنی مسلح (RC) آسیب دیده در اثر خوردگی می پردازند، تجربی هستند؛ یعنی از لحاظ عددی متناسب با نتایج آزمایشی بوده اند. در این چارچوب، مدل های مفهومی مبتنی بر اصول مکانیکی ساختاری بوده اند و برای اجزای آسیب دیده بر اثر خوردگی که هنوز مورد نیاز هستند، تأیید می شوند.
در این مقاله، مدل ظرفیت فشار خرپا (CCCM)، یک مدل مکانیکی برش که قبلا توسط محققان به دست آمده بود، برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای RC آسیب دیده با خوردگی برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای RC آسیب دیده بر اثر خوردگی انتخاب شد. بدین منظور، پارامترهای مدلی که می تواند تحت تأثیر خوردگی فولاد در تیرهای فولادی قرار گیرد، شناسایی و اصلاح شدند. پیش بینی های CCCM با نتایج آزمایشی 146 تیر لاغر و غیر لاغر (کوتاه) فاقد برش که در آن ها رکاب ها و/ یا آرماتورهای طولی در معرض خوردگی قرار داشتند مقایسه شد. هنگامی که کاهش سطح آرماتور و پهنای جان تیر با یک مقدار میانگین نسبت/V_(بینی پیش) V_آزمایش معادل 1.19 و یک ضریب تغییرات 19.5% در نظر گرفته شد، CCCM به پیش بینی های مقاومت برشی خیلی رضایت بخش رسیدد. در نهایت، یک تحلیل پارامتری برای نشان دادن کاهش پیش بینی شده در مقاومت برشی بر اساس CCCM در مقایسه با نتایج آزمایشی برخی آزمایشات خصوصا مرتبط اجرا شد.
1. مقدمه
خوردگی فولاد یکی از شایع ترین و مرتبط ترین فرایند های فروسایش است که سازه های بتنی مسلح را دچار می-سازد. آن باعث کاهش سطح آرماتور، تغییر در مشخصات مکانیکی میلگرد های آرماتور [1] و کاهش مشخصات اتصال بین فولاد و بتن می شود [2,3]. علاوه براین، انبساط حجمی محصولات فرسوده باعث تنش های شکاف در امتداد آرماتور های خورده شده می شود، که این منجر به ترک خوردگی و در نهایت کنده شدن یا پوسته پوسته شدن پوشش می شود. هنگامی که آرماتور بیشتر در معرض خوردگی قرار می گیرد، نرخ خوردگی ممکن است افزایش یابد و فرایند فروسایش ممکن است تسریع یابد [4]. در نتیجۀ این پدیده ها، یک کاهش در سختی، مشخصات پیوندی، ظرفیت مهار، مقاومت خمشی و برشی رخ می دهد که می تواند بر روی عملکرد کاری و مقاومت آنها تأثیر گذارد.
6. نتیجه گیری
این مقاله با تشخیص پارامترهای کلیدی دخیل در مقاومت برشی که می تواند تحت تأثیر خوردگی قرار گیرد، بر روی مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح (آرمه)، که دچار خوردگی آرماتور شده اند، متمرکز شده است. این مطالعه چگونگی تأثیر این پارامترها را بر روی مقاومت برشی پیش بینی شده بر اساس مدل ظرفیت فشار خرپا (CCCM) که قبلا توسط محققان طراحی شده مورد مطالعه قرار می دهد. نتایج زیر از این مقاله استخراج شده است:
• خوردگی رکاب ها و آرماتور طولی باعث کاهش سطح آرماتور، و در نهایت، پوسته پوسته شدن بتن و سایر تأثیرات سازه ای دیگر می شود. هر دو تأثیر را باید برای پیش بینی جداگانۀ مقاومت برشی تیرهای آسیب دیده با خوردگی در نظر گرفت.
Abstract
Steel corrosion in RC structures leads to a reduced reinforcement area, changes in steel mechanical properties, cracking and, eventually, concrete cover spalling, among other phenomena. Stirrups are generally small in diameter and, given their small concrete cover, they are more susceptible to corrosion than longitudinal reinforcement. Hence their corrosion significantly affects shear strength. Most existing models that deal with reduction in the shear strength of corrosion-damaged reinforced concrete (RC) structures are empirical; that is, they have been numerically fitted to test results. In this context, conceptual models based on structural mechanics principles and verified for corrosion-damaged members are still needed.
In this paper, the Compression Chord Capacity Model (CCCM), a shear mechanical model previously derived by the authors, is adapted to predict the shear strength of corrosion-damaged RC beams. For this purpose, the model parameters that can be affected by steel corrosion in RC beams were identified and modified accordingly. CCCM predictions were compared to the experimental results of 146 slender and non slender beams failing in shear, in which stirrups and/or longitudinal reinforcement was subjected to corrosion. The CCCM achieved very satisfactory shear strength predictions when reductions in reinforcement areas and web width were taken into account, with a mean value of the Vtest/Vpred ratio equaling 1.19 and a 19.5% coefficient of variation. Finally, a parametric analysis was performed to show the predicted reductions in shear strength according to the CCCM compared to the experimental results of some especially relevant tests.
1. Introduction
Steel corrosion is one of the most frequent and relevant deterioration processes that reinforced concrete structures undergo. It causes reductions in reinforcement areas, changes in reinforcing bars’ mechanical properties [1] and loss of bond properties between steel and concrete [2,3]. In addition, the volumetric expansion of corrosion products causes splitting stresses along corroded reinforcement, which lead to cracking and eventually to cover spalling. As reinforcement becomes more exposed, the corrosion rate may increase and the deterioration process might accelerate [4]. As a result of these phenomena, a reduction in stiffness, bond properties, anchorage capacity, flexural and shear strengths takes place that may affect their service performance and strength.
6. Conclusions
This paper focused on the shear strength of reinforced concrete beams affected by reinforcement corrosion, identifying the key parameters involved in shear strength that can be affected by corrosion. It also studied how these parameters influenced the predicted shear strength according to the Compression Chord Capacity Model (CCCM), previously developed by the authors. The following conclusions are drawn:
• The corrosion of stirrups and longitudinal reinforcement brings about a reduction in the reinforcement area and, eventually, concrete spalling, among other structural effects. Both effects must be taken into account to adequately predict the shear strength of corrosion-damaged beams.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. تأثیرات سازه ای ایجاد شده با خوردگی آرماتور
3. مدل ظرفیت فشار خرپا (CCCM)
3.1 تیرهای لاغر (a/d ≥ 2.5)
3.2 تیرهای غیر لاغر (a/d < 2.5)
4. ابعاد مرتبطی که هنگام استفاده از CCCM باید برای تیرهای با آسیب ناشی از خوردگی در نظر گرفته شود
5. تأیید آزمایشی
5.1 پایگاه داده
5.2 مقایسۀ بین مقاومت های برشی پیش بینی شده و اندازه گیری شده در جدول 4 و شکل 6 نشان داده شده است.
5.3 تحلیل پارامتریک
6. نتیجه گیری
منابع
ABSTRACT
1. Introduction
2. Structural effects caused by the corrosion of the reinforcement
3. The compression chord capacity model (CCCM)
3.1. Slender beams (a/d ≥ 2.5)
3.2. Non slender beams (a/d < 2.5)
4. Relevant aspects to consider when applying the CCCM to corrosion-damaged beams
5. Experimental verification
5.1. Database
5.2. Comparison between the predicted and measured shear strengths
5.3. Parametric analysis
6. Conclusions
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه