نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

بررسی عددی کارایی روش منفصل‌سازی فولاد پیش‌تنیدگی برای کنترل آسیب انتهایی در تیرهای بتن پیش‌کشیده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 گروه مهندسی سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
چکیده
بتن پیش‌تنیده روشی کارامد برای ساخت اعضای خمشی در سازه‌‌های دارای بار بهره‌برداری قابل توجه محسوب می‌شود که می‌تواند به حالت پیش‌کشیده یا پس‌کشیده مورد استفاده قرار گیرد. در اعضای پیش‌کشیده، که برای کاربرد به‌صورت پیش‌ساخته بسیار مطلوب هستند، از قطعات مهار استفاده نشده و انتقال پیش‌تنیدگی بر تماس مستقیم بین فولاد پیش‌تنیدگی و بتن متکی می‌باشد. نسل نوین تیرهای پیش‌کشیده با جان لاغر و نیروی پیش‌تنیدگی بزرگ ساخته می‌شوند که موجب ایجاد ترک‌های متعدد در نواحی انتهایی این تیرها شده و دوام، بهره‌برداری، و مقاومت برشی آن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. پژوهش حاضر به ارزیابی روش منفصل‌سازی فولاد پیش‌تنیدگی برای کنترل ترک‌های انتهایی در تیرهای پیش‌کشیده می‌پردازد. یک مدل غیرخطی در محیط اجزای محدود توسعه داده شده و در زمان انتقال پیش‌تنیدگی و تحت بارگذاری برشی در قیاس با نتایج آزمایشگاهی مورد صحت‌سنجی قرار گرفت. سپس رفتار سازه‌ای تیرهای پیش‌کشیده با انفصال تمامی فولاد در فواصل 250 تا 1000 میلیمتر و یا نیمی از فولاد در فواصل 250 تا 3000 میلیمتر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که از بین بردن پیوستگی بین بتن و تمامی فولاد پیش‌تنیدگی تا فاصله 250 میلیمتری از انتهای تیر و یا نیمی از فولاد پیش‌تنیدگی تا 1000 میلیمتر از انتهای تیر باعث کنترل آسیب در نواحی انتهایی در زمان اعمال پیش‌تنیدگی می‌گردد. انفصال فولاد تا طول بیشتر، با وجود کاهش آسیب در زمان انتقال پیش‌تنیدگی، باعث آسیب جدی نواحی انتهایی حین بارگذاری برشی شده و با توجه به اندرکنش برش-پیوستگی، مستلزم کاربرد آرماتور عرضی بیشتر در ابتدای ناحیه پیوستگی خواهد بود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Strand Deboning as a Method for Controlling End-Region Damage in Pretensioned Concrete Girders

نویسندگان English

Fatemeh Ranjbar 1
Hossein Yousefpour 2
Javad Vaseghi َ Amiri 1
1 Faculty of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology
2 Department of Structural and Earthquake Engineering, Faculty of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده English

Prestressed concrete is an effective solution for construction of flexural members under significant service loads, which can be pretensioned or posttensioned. In pretensioned concrete members, the transfer of prestressing force relies on direct contact between the prestressing steel and concrete. Modern pretensioned concrete girders employ thin webs and high levels of prestress. The transfer of the large stresses from strands to concrete in such cross sections results in cracking at the ends of the girders and causes concerns about their durability and load-carrying capacity, specially under shear-critical loading. This paper presents a numerical evaluation of pretensioned beams, in which end-region cracking is mitigated by means of strand debonding. Nonlinear, models of prestressed girders are developed to simulate the conditions of the member at the time of transfer and under loading until failure. The model was validated using strains and load-displacement curves obtained from experimental studies on full-scale girders. The structural behavior of the pretensioned girders was investigated using the validated model for debonding of all strands in lengths between 250 and 1000 mm or half of the strands for lengths between 250 and 3000 mm. Results showed that debonding of all strands up to a length of 250 mm or half of strands for up to 1000 mm would control cracking in the end region areas without affecting the load-carrying capacity. Greater debonding lengths cause serious damage to the girder under shear-critical loading and necessitates additional transverse reinforcement at the beginning of the fully bonded zone.

کلیدواژه‌ها English

Prestressed Concrete,
Pretensioned
, Finite Element Analysis
, Debonding
End-Region Cracking