20815

۲۰۸۱۵

بررسي اثر مقادير مختلف خوردگي ناشي از يون كلرايد بر ظرفيت باربري شمع اسكله در شرايط محيطي خليج فارس با مدلسازي نرم افزاري

كارشناسي ارشد

مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

۱۳۹۸

۱۳۹۸/۳/۴

دكتر براهيم جباري - دكتر شيرزادي جاويد

دكتر محمد قانوني بقا

عمران

بتن مسلح يكي از پركاربرد ترين مصالح ساختماني در مهندسي عمران و صنعت ساخت و ساز مي باشد. بتن تحت بارگذاري هاي مختلف به دلايل گوناگوني، رفتاري غير ازآنچه انتظار مي رود، از خود نشان مي دهد. يكي از دلايل بروز اين رفتارها، ايجاد خوردگي در بتن وآرماتور است. خوردگي آرماتورها مهم ترين عامل شكست و از رده خارج شدن سازه هاي بتن مسلح محسوب مي شود. عمومًا تصور بر اين است كه بتن يكي از مصالح بسيار با دوام است ولي تاريخچه عملكرد بتن در محيط دريايي حاكي از آن است كه در مقابل آب دريا، بعنوان يكي از خورنده ترين محيط هاي طبيعي در جهان، بتن از نقطه نظر دوام در معرض مشكلات جدي قرار دارد. در سال هاي اخير، به علت خرابي شديد در سازه هاي بتني در حوزه خليج فارس، شاهد عمليات ترميم و بازسازي در بسياري از اين سازه ها هستيم. در اين تحقيق كاهش ظرفيت باربري ستون هاي اسكله در اثر خوردگي ميلگرد و بتن در شرايط مختلف محيطي مورد بررسي قرار گرفته است. در قسمت اول تحقيق مقايسه اي بين رويكرد ايين نامه هاي مختلف درنحوه نظرگيري شرايط مختلف محيطي براي تخمين زمان شروع خوردگي انجام شده است. سپس با استفاده از نتايج قسمت اول،كاهش ظرفيت باربري ستون هاي اسكله تحت خوردگي ناشي از كلر به كمك روش مدلسازي عددي بررسي شده است. خوردگي به صورت تابعي از زمان، براساس فاكتورهايي چون ميزان يون كلريد موجود در آب، غلظت كلرايد بحراني، ضريب انتشار يون كلر، شرايط قرارگيري عضو(شرايط مغروق، جزرومدي و پاششي)، موقعيت اسكله، زمان شروع خوردگي، سطح مقطع ميلگرد، تنش تسليم ميلگرد، مقاومت فشاري بتن، نسبت آب به سيمان بتن و مقدار پوشش بتني سنجيده شده است. در انتها با استفاده از كد نويسي در برنامه MATLAB ، نمودار هاي اندر كنش براي ستون هاي بتني يك اسكله رسم شده است وطي زمان هاي 40، 60 ، 80 و 100 سال بعد از احداث اسكله، ميزان كاهش ظرفيت باربري ستون هاي اسكله مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه ميزان خوردگي وكاهش ظرفيت باربري در شرايط پاششي به ترتيب بيشتر از جزر ومدي و مغروق مي باشد. براي مثال در اسكله اي كه ميزان كلرايد سطحي 3 ، ميزان كلرايد بحراني 0.9،نسبت آب به سيمان 0.4 و پوششي بتني ميلگرد 60 ميليمتر است، در مدت 60 سال بعد از احداث اسكله ميزان درصد كاهش ظرفيت خمشي ستون به ترتيب در شرايط پاششي، جزرومدي و مغروق برابر با 13.26،11.56و7.14 است. در قسمت سوم اين تحقيق يك مدلسازي براي تخمين زمان شروع خوردگي با استفاده از منطق فازي، در برنامه MATLAB انجام شده است. نتايج مدلسازي فازي در مقايسه با نتايج محاسبات با اختلاف كمي قابل قبول مي باشد.

1398/04/10

Investigating the effect of different amounts of corrosion caused by chloride ion on the loading capacity of the berth’s pile under environmental conditions of Persian Gulf with software modeling

7/1/2019 12:00:00 AM

Reinforced concrete is one of the most used building materials in civil engineering and construction industry. Concrete under different loading for different reasons, behaves unlike what is expected. One of the reasons for these behaviors is the build-up of corrosion in the concrete and the rebar. Corrosion of rebar is known as the most important factor in the failure of RC structures. Concrete is generally thought to be a very durable material, but the history of concrete performance in marine environments suggests that in the face of seawater, as one of the most corrosive natural environments in the world, concrete is exposed to serious problems in terms of durability. In recent years, due to the severe damage to concrete structures in the Persian Gulf, we see repair and reconstruction operations in many of these structures. In this research, the reduction of loading capacity of the berth piles due to the corrosion of reinforced concrete and rebars in different environmental conditions has been investigated. In the first part of the study, a comparison was made between the approach of different codes in considering different environmental conditions for estimating the start time of corrosion. Then, using the results of the first part, reduction of the loading capacity of the berth piles under chlorine-induced corrosion by numerical modeling has been investigated. Corrosion as a function of time, has been measured based on factors such as amount of chlorine ion in water, critical chloride concentration, chlorine ion emission factor, member positioning conditions (submerged, tidal and splash conditions), position of the berth, start time of corrosion, rebar cross-section, rebar yielding stress, compressive strength of concrete, water to cement ratio and concrete cover amount. Finally, using coding in the MATLAB program, the interaction charts for concrete berth pile has been sketched. During 40, 60, 80 and 100 years after the construction of the berth, the rate of reduction in the loading capacity of the berth piles was discussed and reviewed. The results showed that corrosion and reduced loading capacity in splash conditions were more than tidal and submerged mode, respectively. For example, in a berth with a surface chloride level of 3, a critical chloride level, a water to cement ratio, and a concrete coating of rebar are 0.9, 0.4 and 60mm respectively, and during 60 years after the construction of the berth, the percentage reduction in the bending capacity of the piles at splash, tidal and submerged conditions, are 11.56, 13.26 and 7.14. In the third part of this research, a modeling to estimate the start time of corrosion using fuzzy logic is done in the MATLAB program. The fuzzy modeling results are acceptable with slight difference in comparison with the computational results.