7498

7498

مطالعه نشانه خسارت و انهدام برشي ستون هاي بتن آرمه

دكتري

عمران - مهندسي سازه

عباس نيا - زاهدي

چكيده نشانه هاي خسارت براي ارزيابي كمي وضعيت خسارت ديدگي عضو يا سازه خسارت ديده بكار مي رود . با مشخص شدن نشانه خسارت نصميم گيري هاي قبل از زلزله براي بهسازي و مقاوم ساري سازه ها آسان تر مي شود ، بعد از زلزله مديريت بحران بهتر صورت مي گيرد ،ضمن اينكه تصميم گيري براي تعمير يا تخريب و نو سازي ساز ها معقول تر خواهد شد قريب به اتفاق نشانه هاي خسارت موجود با فر ض رفتار خمشي اعضاء بتن آرمه تعريف شده است . هيچكدام از اين مد ل ها فرآيند انهدام برشي ستونهاي بتن آرمه رابه صورت جدا از ساير خرابي ها نشان نم ي دهد. گزارشات متعدد از زلزل ههاي گذشته نشان داده است كه اين نوع انهدام يكي از علل عمده و مهم خرابي س اختمان ها و پل ها بوده است ،بنا بر اين مطالعه و تحقيق در اين خصوص با اهميت ومفيد خواهد بود. ملاك هاي مقايسه، ارزيابي و توسعه مدل هاي نشانه خسارت شامل قابليت نشان دادن نوع خسارت عضو ، دقت در تشخيص لحظه انهدام، سهولت كاربردو تطابق با واقعيت فيزيكي خسارت مي باشد. هدف از اين تحقيق، توسعه و تدوين نشانه خسارتي بوده است كه با آن بتوان فرآيند انهدام برشي ستون هاي بتن آرمه را به تفكيك از ساير خرابي ها نشان داد و از خصوصيات يك مدل مناسب براساس ملاك هاي فوق الذكر برخوردارباشد. در اين رساله مجموعه با ارزشي از اطلاعات آزمايش بارگذاري دوره اي بر روي 253 ستون بتن آرمه مورد استفاده قرار گرفته است. با تمركز مطا لعه بر روي ستون هاي با مقطع مربع و مستطيل با شكل خرابي مشخص دقت نتايج افزايش يافته است. ابتدا مدل نشانه خسارت پارك وانگ كه از معتبرترين و شناخته شد هترين مدل هاي موجود است مورد مطالعه قرار گرفته است و قابليت آن در تعيين انهدام برشي ستون ها ارز يابي شده است. با استفاده از نتايج آزمايشگاهي روشي نو براي پيش بيني نوع انهدام ستون ها تدوين شده است. تمامي مطالعات بعدي در سه گروه مستقل از ستون ها با انهدام برشي، خمشي برشي و خمشي ادامه يافته است. حداكثر ظرفيت تغيير شكل جا نبي ستون ها تحت اثر بار دوره اي از حالات حدي است كه ميتوان در بحث نشانه خسارت و تشخيص موقع انهدام عضو از آن استفاده نمود، لذا با استفاده از نتايج آزمايشگاهي در اين مورد مطالعه وبررسي شده است. دراين زمينه مدل پوجل وهمكاران كه اخيرا ارائه شده، موردارزيابي قرار گرفته است ، سپس مدل جديدي براي تخمين حداكثر ظرفيت تغيير شكل جانبي ستون ها با دقت بيشتر براي هر گروه از ستون ها با نوع انهدام مشخص تدوين شده است. در تدوين مدل نشانه خسارت پيشنهادي دو پديده تغيير شكل و اتلاف انرژي كه در فرآيند خسارت ديدن عضو به صورت توام وجود دارند در نظر گرفته شده است. اين مدل بر مبناي مقايسه تغيير شكل ستون در موقع مورد نظر با تغيير شكل همان ستون در هنگام انهدام تحت اثر بار دوره اي استوار است. با استفاده از نتايج آزمايشگاهي مدل نشانه خسارت پيشنهادي مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج ارزيابي نشان داد كه اين مدل نسبت به مدل پارك و انگ دقيق تر است، با واقعيات فيزيكي تطابق بيشتري دارد ،نوع خرابي ستون را مشخص مي كند و كاربرد آن آسان تر است. لازم بود پديده زوال مقاومت برشي ستون ها مورد IDARC براي استفاده عملي از اين مدل در بر نامه مطالعه قرار گيرد، زيرا در مطالعه فرآيند انهدام برشي مقايسه نيروي برشي موجود با مقاومت برشي كاهش يافته ستون زير اثر بار دوره اي در تشخيص مراحل خسارت مورد استفاده قرار مي گيرد مدل هاي موجود در اين زمينه بررسي شد و بر اساس نتايج آز مايشگاهي مدل جديدي براي هر گروه از ستون ها با نوع انهدام مشخص توسعه يافت. با استفاده از اين مدل بر اساس شكل پذيري جانبي ستون، ميتوان درصد زوال مقاومت برشي را مشخص نمود.با توجه به مطالعه جداگانه هر گروه از ستون ها، مدل تدوين شده از دقت بيشري نسبت به مدل هاي موجود برخوردارمي باشد. براي تحليل غير خطي و تحليل خسارت سازه هاي بتن آرمه استفاده ميشود، IDARC-2D برنامه در اين رساله با هدف استفاده عملي از مدل پيشنهادي نشانه خسارت در اين رساله، با تغيير و توسعه بعضي از سابروتين ها ،اين برنامه قابليت هاي بيشتري به شرح زير پيدا نموده است.با برنامه توسعه يافته مي توان در هنگام بارگذاري دوره اي: -1 نشانه خسارت ستون هاي بتن آرمه را با مدل جديد وبا دقتي بيشتر نسبت به مدل پارك وانگ تعيين نمود. -2 ايجاد ترك برشي در ستون ها را گزارش نمود. -3 انهدام ستونها را به تفكيك نوع برشي، خمشي برشي و خمشي تشخيص و گزارش داد.