بررسی اثر پارامترهای طراحی بر رفتار تیرهای بتنی مقاوم سازی شده توسط آلیاژهای حافظه دار شکلی

Abstract

گسیختگی برشی در تیرهای بتن مسلح، به صورت ناگهانی و ترد رخ می‌دهد. به همین دلیل تلاش می‌شود تا با مقاوم‌سازی برشی سازه‌های آسیب دیده، سازه‌های ساخته شده با اشتباهات مهندسی و اجرایی و یا با افزایش ظرفیت برشی مقاطع از اینگونه خرابی‌ها اجتناب شود. مطالعات زیادی بر روی مقاوم‌سازی اعضای بتنی با استفاده از الیاف پلیمر کامپوزیت و همچنین استفاده از نوارهای فولادی انجام گرفته است. آلیاژهای حافظه‌دار شکلی (SMA) مصالحی نوین و هوشمند می‌باشند که به دلیل رفتارهای منحصر به فرد خود برای مقاصد مقاوم‌سازی در مهندسی عمران مورد توجه قرار گرفته است. آلیاژ‌های حافظه‌دار شکلی بر پایه آهن (Fe-SMA) به دلیل خاصیت حافظه شکلی و قیمت مناسب در فعالیت‌های عمرانی مورد توجه قرار گرفته‌اند و در سال‌های اخیر نظر پژوهشگران را به خود جلب کرده‌اند. مزیت آلیاژهای حافظه‌دار شکلی نسبت به مصالح مقاوم‌سازی شده با الیاف پلیمرکامپوزیت، سهولت در اعمال پیش‌تنیدگی می‌باشد. علت این موضوع آن است که پیش‌تنیدگی آلیاژهای حافظه‌دار شکلی از طریق حرارت دادن آن‌ها صورت می‌گیرد و نیازی به استفاده از ابزار مکانیکی و هیدرولیکی نمی‌باشد. هدف انجام این پژوهش، بررسی کاربرد آلیاژهای حافظه‌دارشکلی بر پایه‌ی آهن و خاصیت پیش‌تنیدگی آن‌ها برای مقاوم‌سازی برشی تیرهای بتن مسلح می‌باشد. برای این منظور و بر مبنای آزمایش‌های انجام شده در ادبیات فنی، به مدل‌سازی عددی و تحلیل تیرهای تی‌ـ‌شکل 5.2 متری که با میله‌هایی از آلیاژهای حافظه‌دار شکلی بر پایه‌ی آهن مقاوم‌سازی برشی شده‌اند پرداخته می‌شود. برای بررسی عددی رفتار برشی تیرها از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس استفاده شده است. نتایج مدل‌سازی عددی در نرم‌افزار، مطابقت خوبی با نتایج حاصل شده از آزمایش را نشان می‌دهند. نتایج حاصل شده از تحلیل‌های این روش نوین مقاوم‌سازی که برای اولین بار انجام شده است بیانگر افزایش چشمگیر در مقاومت برشی و همچنین کاهش تنش در خاموت‌ها می‌باشد. استفاده از قابلیت پیش‌تنیدگی آلیاژهای حافظه‌دار شکلی سبب می‌شود تا تسلیم خاموت‌ها و تشکیل ترک‌های برشی با تاخیر همراه باشد و همچنین ضخامت ترک‌ها نیز کاهش می‌یابد.