20336

۲۰۳۳۶

عملكرد لرزه‌اي قاب كوتاه مرتبه بتن‌آرمه تحت تاثير خوردگي ناشي از كربناسيون

كارشناسي ارشد

سازه

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۲/۲۰

دكتر شايانفر

دكتر قانوني بقا

عمران

كربن‌دي‌اكسيد موجود در هوا يكي از علل اصلي خوردگي آرماتورها در پل‌ها، ساختمان‌ها، تونل‌ها و ديگر سازه‌هاي بتن آرمه در اكثر كشورهاي جهان مي‌باشد. با رشد روز افزون آلاينده‌ها مانند گاز كربن‌دي‌اكسيد در مناطق شهر‌ي و صنعتي، احتمال خوردگي ناشي از كربناسيون افزايش مي‌يابد. فرآيند خوردگي با تغيير در خواص مكانيكي آرماتورها و بتن، بر ظرفيت باربري و عملكرد لرزه‌اي سازه‌هاي بتن‌آرمه تأثير مي‌گذارد كه ناديده گرفتن آن ممكن است موجب خسارات مالي و جاني فراواني شود. با توجه به اين موضوع لزوم بررسي تاثير خوردگي كربناسيون بر عملكرد لرزه‌اي ساختمان‌هاي بتن‌آرمه در مناطق شهري و صنعتي بيش از پيش آشكار مي‌شود. در اين تحقيق ابتدا پديده خوردگي و انواع مكانيزم وقوع آن در سازه‌هاي بتن‌آرمه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. سپس با مروري بر فعاليت‌هاي انجام شده پيرامون خوردگي آرماتورها، به بررسي اثرات منفي خوردگي آرماتورها بر رفتار سازه‌هاي بتن‌آرمه شامل كاهش سطح مقطع و مقاومت آرماتورها، ترك خوردگي و كاهش مقاومت بتن پرداخته مي‌شود. در ادامه با توجه به روابط مورد بررسي در اين تحقيق، به محاسبه اثرات خوردگي و تاثير آن بر منحني لنگر انحناي اعضا پرداخته مي‌شود. در نهايت با ايجاد يك قاب خمشي بتن‌آرمه دو بعدي، اثر خوردگي كربناسيون با در نظر گرفتن عوامل داخلي بتن، شرايط محيطي و شرايط اجرايي طي بازه‌هاي زماني 5 ساله براي مدت 50 سال عمر مفيد، توسط تحليل استاتيكي غيرخطي و تحليل ديناميكي افزايشي مورد مطالعه و ارزيابي قرار مي‌گيرد تا تاثير خوردگي آرماتورها به صورت منظمي قابل مشاهده باشد. با مقايسه منحني‌هاي ظرفيت سازه در تحليل استاتيكي غيرخطي و منحني‌هاي شكنندگي حاصل از تحليل ديناميكي افزايشي براي سناريوهاي مختلف خوردگي، ميزان كاهش ظرفيت و عملكرد لرزه‌اي قاب بتن‌آرمه و احتمال خرابي سازه در طول عمر مفيد سازه مشخص گرديد.

1398/01/27

Seismic performance of short-frame reinforcement concrete subjected to Carbonation corrosion

3/10/2020 12:00:00 AM

The carbon dioxide present in the air is one of the main reasons of corrosion in bridges, buildings, tunnels and other RC structures in most countries. With the constant increase of pollutants, like carbon dioxide in urban and industrial areas, the probability of corrosion due to carbonation increases. The corrosion process leads to change in mechanical properties of bars and concrete and consequently, bearing capacity and seismic behavior of RC structures will be affected. Neglecting this phenomenon may lead to considerable losses. Therefore, examining the carbonation corrosion on seismic behavior of RC structures in urban and industrial areas is very important. In this study, corrosion phenomenon and its various mechanisms are examined for RC structures. Then, a review of previous studies about bar’s corrosion were conducted and the negative effects of bar corrosion on behavior of RC structures, including loss of cross section and bar strength, cracking and concrete’s loss of strength were examined. In the following, according to the relations examined in this study, corrosion effects on moment curvature curve were studied. Finally, a 2D RC moment frame was developed to study and examine the effect of carbonation corrosion, considering concrete internal factors, environmental factors and operational factors in 5-year periods, for 50 years lifetime. This was done using nonlinear static and incremental dynamic analysis to examine the bar corrosion in a regular basis. Comparing the structure capacity curves in nonlinear static analysis and fragility curves of incremental dynamic analysis for different corrosion scenarios, the amount of capacity loss and seismic behavior of RC frame and the probability of structure failure during its lifetime was determined.