تأثیر تلفات اینترلاک بین میلگرد فولادی و بتن

[rkiahoseyni]

مقدمه:
خوردگی میلگرد یکی از علل معمول خرابی در سازه های بتن مسلح است. این پدیده توسط عوامل مختلفی مانند حمله کلرید و کربناته ایجاد می شود و می تواند منجر به تخریب جدی عملکرد سازه مانند ظرفیت باربری یا شکل پذیری شود. بنابراین، توسعه روشی برای ارزیابی عملکرد سازه فعلی و آتی سازه‌های بتنی مسلح با خوردگی میلگرد برای مدیریت زیرساخت ضروری است. خوردگی میلگرد باعث تغییر شکل میلگرد می شود و محصولات خوردگی تنش انبساط ایجاد می کنند و باعث ایجاد ترک در اطراف میلگردها می شوند. هنگامی که ترک های خوردگی به سطح بتن می رسند، عوامل زوال به راحتی می توانند وارد شوند و خوردگی تسریع شود. در نهایت، خوردگی میلگرد منجر به پوسته شدن بتن پوششی می گردد. در طی این فرآیند پیوند بین میلگرد و بتن ضعیف می شود و بر مکانیسم های باربری تأثیر می گذارد.

 

اینترلاک میلگرد و بتن چیست؟
مشخص است که زوال میلگرد فولادی ناشی از خوردگی پیوند انتقال تنش بین میلگرد و بتن را مختل می کند و باعث کاهش ظرفیت خمشی، سفتی و پراکندگی ترک می شود. از سوی دیگر، تا زمانی که لنگر میلگرد اصلی سالم بماند، زوال باند می تواند ظرفیت برشی را با تشکیل مکانیزم قوس بسته بهبود بخشد. باند از سه جزء اصلی تشکیل شده است: 
-    قفل مکانیکی
-    چسبندگی شیمیایی
-    مقاومت در برابر اصطکاک
در این میان، اینترلاک مکانیکی که ناشی از فشار باربری بین لگ و بتن است، بسیار مؤثر است. به منظور به دست آوردن اینترلاک مکانیکی قوی، معمولاً از میله های تغییر شکل یافته با بند استفاده می شود. بسیاری از محققان اثرات زوال پیوند به دلیل خوردگی میلگرد را بررسی کرده اند. این تحقیقات در درجه اول بر رفتار بیرون کشیدن میلگرد یا پاسخ به عنوان یک عضو RC با خوردگی متمرکز بود. با این حال، این بحث ها نمی توانند تغییر در سهم اجزای تشکیل دهنده پیوند ذکر شده در بالا و ترک های خوردگی را ارزیابی کنند. مکانیسم زوال پیوند پیچیده است. تغییر شرایط اینترلاک به دلیل از بین رفتن مقطع، از بین رفتن پیوند شیمیایی و مقاومت اصطکاک، و ترک های اطراف میلگرد باعث کاهش مقاومت باربری بتن می شود.

نحوه بررسی وتحقیق بر روی اینترلاک:
برای درک دقیق این پدیده، لازم است عوامل متعدد زوال پیوند را از هم جدا کنیم. بنابراین، محققان بر روی اینترلاک، که یک عامل غالب در اجزای باند، بدون ترک خوردگی در تحقیقات است، تمرکز می کنند. هدف از این مطالعات ارزیابی تأثیر تغییر شرایط اینترلاک بر مکانیسم باربری و عملکرد پیوند تیرهای RC از طریق آزمایش و تحلیل اجزای محدود (FE) است. پس از انجام آزمایش های بارگذاری بر روی تیرها با شرایط اینترلاک متفاوت، آنها توسط مدل FE که شکل میلگرد را با استفاده از عناصر جامد دقیقاً بازتولید می کند، تجزیه و تحلیل می شوند. این مدل FE مش بسیار ریز را اعمال می کند که در آن سنگدانه های ریز و درشت به صورت جداگانه مدل می گردند. این مدل‌ها با تجزیه و تحلیل بازتولید آزمایش‌های تیر و آزمایش‌های بیرون‌کشی میلگرد از بتن تأیید می شوند. سپس، مطالعات موردی تحلیلی شبیه سازی تغییر شکل غیریکنواخت یا جزئی در مقاطع عرضی و جهت محوری انجام می گیرد.

نتایج بررسی های اینترلاک در تحقیقات علمی:
در تحقیقات و مقالات موجود در خصوص اینترلاک میلگرد فولادی و بتن، نویسندگان سعی کرده اند عوامل متعدد زوال باند را از هم جدا کنند و روی اینترلاک که یک عامل غالب است، تمرکز نمایند. برای ارزیابی تأثیر تغییر در شرایط اینترلاک بر مکانیزم باربری و عملکرد پیوند تیرهای RC با شرایط اینترلاک متفاوت، تحقیقات تجربی و تحلیلی انجام می شود. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل اجزای محدود به عنوان مطالعات موردی که شرایط درهم تنیده‌ای را شبیه‌سازی می کند که انتظار می‌رود به دلیل رخ دادن خوردگی میلگرد باشد. از این بررسی ها، نتایج به شرح زیر خلاصه می شود:
1. پیوند بین میله گرد و بتن در مقایسه با میلگرد تغییر شکل یافته با اینترلاک به طور قابل توجهی کم است. نتایج حاصل تائید می کند که آیا اینترلاک می تواند کار کند یا نه زیرا این یک عامل غالب برای پیوند صوتی به جای چسبندگی شیمیایی یا اثرات اصطکاک است. از دست رفتن مقطع میلگرد باعث کاهش سطح تماس بین یک تیغه و بتن می شود، اما اینترلاک می تواند تا زمانی که مقداری ارتفاع تیغه از بین برود حفظ شود.
2. هنگامی که عملکرد پیوند بین میلگرد و بتن به عنوان یک عضو کامل متمرکز بود، تا زمانی که بخشی از سطح به هم قفل می‌شد، لغزش و بیرون کشیدن میلگرد اتفاق نمی‌افتد حتی اگر بخشی از میلگرد به طور کامل قفل شدن را از دست بدهد. بنابراین، عملکرد باند غیر حساس بود حتی اگر نسبت از دست دادن بخشی از فلز به دلیل خوردگی افزایش یابد. تا زمانی که نسبت تلفات بخش کمتر از تقریباً 20 درصد باشد، تنش را می توان با اینترلاک منتقل کرد و پیوند کل یک عضو را می توان در حالت تقریباً سالم حفظ کرد.
3. رکاب ها می توانند به شدت جابجایی نسبی میلگرد اصلی در برابر بتن را در جهت محوری و برای جدا شدن سرکوب کنند. در نتیجه، این محل ترک را تحت تأثیر قرار داده و تا زمانی که درجه خاصی از زبری روی سطح میلگرد باقی می ماند، حتی پس از ایجاد ترک خوردگی در امتداد میلگرد یا از بین رفتن بتن پوشش، یک قفل بین بتن و میلگرد اصلی حفظ می شود.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی