Your browser does not support JavaScript!
تاثیر مشخصات هندسی میلگرد بر استحکام گیرش بتن _قسمت اول
تاثیر مشخصات هندسی میلگرد بر استحکام گیرش در بتن

قسمت اول

تهیه کننده : مهندس محسن رشیدی


از ﻟﺤﺎظ ﺗﺎرﯾﺨﯽ دﯾﺪﮔﺎﻫﻬﺎي ﻣﺘﻨﺎﻗﺾ ﺑﺴﯿﺎر زﯾﺎدي از ﺗﺄﺛﯿﺮ اﺑﻌﺎد ﻫﻨﺪﺳﯽ ﻣﯿﻠﮕﺮد در اﺳﺘﺤﮑﺎم ﮔﯿﺮش وﺟﻮد دارد. ﺑﻌﻀﯽ از ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﺑﯿﺎن ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ ﮐﻪ ﻃﺮح آج ﺗﺄﺛﯿﺮ ﺑﺴﯿﺎر زﯾﺎدي در اﺳﺘﺤﮑﺎم ﮔﯿﺮش دارد از ﻃﺮﻓﯽ دﯾﮕﺮ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﻨﺪ ﮐﻪ ﻃﺮح آج ﺗﺄﺛﯿﺮ ﮐﻤﯽ ﺑﺮ روي اﺳﺘﺤﮑﺎم ﮔﯿﺮش دارد و ﺑﺮاي ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺑﺎ ﻃﺮح ﻣﺘﻔﺎوت، ﺷﺒﺎﻫﺖ در ﻃﺮح اﺗﺼﺎل و ﻣﻬﺎري ﻏﯿﺮ ﻣﻌﻤﻮل ﻧﯿﺴﺖ.از ﻃﺮف دﯾﮕﺮ اﺛﺮ اﺑﻌﺎد ﻣﯿﻠﮕﺮد ﺑﺮ رﻓﺘﺎر ﮔﯿﺮش ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﮐﻪ در اﯾﻦ ﻣﻄﻠﺐ ﺗﻮﺿﯿﺢ داده ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ ﺑﺴﯿﺎر ﺷﻔﺎف و روﺷﻦ اﺳﺖ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت اﺧﯿﺮ ﺑﺮ روي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮔﯿﺮش ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺳﺎده و آﺟﺪار ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ آزﻣﻮن ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺗﻮﺳﻂ Abrams (1913) اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ ﮐﻪ ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي آﺟﺪار ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﯿﺸﺘﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺳﺎده اﯾﺠﺎد ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ.Abrams درﯾﺎﻓﺖ ﮐﻪ در آزﻣﻮن ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺳﺎده ﻧﯿﺮوي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮔﯿﺮش در ﺣﺪود (0,25) ﻣﯿﻠﯿﻤﺘﺮي اﻧﺘﻬﺎي ﻟﻐﺰش ﺑﻪ ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﻣﻘﺪار ﺧﻮد ﻣﯽ رﺳﺪ. ﺑﺮاي ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي آﺟﺪار ﺷﺮاﯾﻂ ﻧﯿﺮوي ﻟﻐﺰش ﺷﺒﯿﻪ ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺳﺎده ﺑﻮده ﻫﻨﮕﺎﻣﯿﮑﻪ ﻟﻐﺰش اداﻣﻪ ﭘﯿﺪا ﻣﯽ ﮐﻨﺪ، آج روي ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي آﺟﺪار ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ اﺗﺼﺎل ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺑﺎ ﺑﺘﻦ ﻣﺠﺎور ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮔﯿﺮش را اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽ دﻫﺪ.
 Abrams ﻣﺸﺎﻫﺪه ﮐﺮد ﮐﻪ ﺳﻄﺢ ﺗﻤﺎس ﺗﺼﻮﯾﺮ ﺷﺪه (ﺳﻄﺢ ﺗﺼﻮﯾﺮي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺷﺪه ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﻣﺤﻮر ﻣﯿﻠﮕﺮد)  ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﺴﺎﺣﺖ ﺳﻄﺤﯽ ﻣﯿﻠﮕﺮد ﺑﺎ ﻃﻮل ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﻌﯿﺎر ارزﯾﺎﺑﯽ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮔﯿﺮش ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي آﺟﺪار اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد. ﺑﺮاي ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮔﯿﺮش او ﺗﻮﺻﯿﻪ ﻧﻤﻮد ﮐﻪ اﯾﻦ ﻧﺮخ ﻧﺒﺎﯾﺪ ﮐﻤﺘﺮ از (0,2) ﻧﺘﯿﺠﻪ اي ﮐﻪ در ﻓﻀﺎﻫﺎي ﮐﻤﺘﺮ ﺗﺼﻮﯾﺮ ﺷﺪه ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺗﺠﺎري آن زﻣﺎن ﺑﺎﺷﺪ، اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد.
30 ﺳﺎل ﺑﻌﺪ؛  Clark (1946, 1949) ﺑﺮ روي 17 ﻃﺮح آج ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺗﺠﺎري؛ اﺳﺘﻔﺎده از آزﻣﻮن ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن و آزﻣﻮن ﺗﯿﺮ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻧﻤﻮد. ﺷﺮاﯾﻂ ﮔﯿﺮش ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي ﺗﻨﺶ ﮔﯿﺮش در ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻟﻐﺰش از ﭘﯿﺶ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺷﺪه ﺑﺮ ﭘﺎﯾﻪ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت Clark اﻟﺰاﻣﺎت آﺟﯽ ﮐﻪ ﺑﺮاي اوﻟﯿﻦ ﺑﺎر در اﺳﺘﺎﻧﺪارد ﺗﺠﺮﺑﯽ (ASTM A305-47T) ﻣﻌﺮﻓﯽ ﺷﺪه ﺑﻮد؛ ﺑﻌﺪﻫﺎ در اﺳﺘﺎﻧﺪارد (ASTM A305-49) ﻣﻌﯿﻦ ﮔﺮدﯾﺪ. اﻟﺰاﻣﺎت ﺷﺎﻣﻞ ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﮔﺎم 70 درﺻﺪي از ﻗﻄﺮ اﺳﻤﯽ ﻣﯿﻠﮕﺮد؛ ﺣﺪاﻗﻞ ارﺗﻔﺎع آج ﺑﺮاﺑﺮ (%4) ﻗﻄﺮ اﺳﻤﯽ ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﻣﺴﺎوي ﯾﺎ ﮐﻤﺘﺮ از 13 ﻣﯿﻠﯿﻤﺘﺮ؛ (%4,5) ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺑﺎ ﻗﻄﺮ 16 ﻣﯿﻠﯿﻤﺘﺮ و (%5) ﺑﺮاي ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺑﺎ ﺳﺎﯾﺰ ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺑﻮد. اﯾﻦ اﻟﺰاﻣﺎت ﺑﺮاي اﺳﺘﺎﻧﺪارد (ASTM) ﺑﺪون ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﺎﻧﺪه اﺳﺖ.
(996 ASTM A, 955 ASTM A, 767 ASTM A, 706 ASTM A, 615 ASTM A)
در ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت او؛ Clark ﯾﺎﻓﺖ ﮐﻪ ﺷﺮاﯾﻂ ﮔﯿﺮش ﺑﺮاي ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﺳﻄﺢ ﺑﺮش ﮐﻤﺘﺮ (ﻣﺤﯿﻂ ﻣﯿﻠﮕﺮد × ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﯿﻦ ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺎ ﻣﺮﮐﺰ آج ﻫﺎ) ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﺗﻤﺎس (ﺗﺼﻮﯾﺮ ﺷﺪه آج ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﻣﯿﻠﮕﺮد) و ﺗﻮﺻﯿﻪ ﻧﻤﻮد ﮐﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺳﻄﺢ ﺑﺮﺷﯽ ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﺗﻤﺎس ﺑﻪ ﺣﺪاﻗﻞ 10 و اﮔﺮ ﻣﻤﮑﻦ ﺑﺎﺷﺪ 5 ﯾﺎ 6 ﻣﺤﺪود ﮔﺮدد.

 در اﯾﻦ ﻣﻄﻠﺐ؛ اﯾﻦ ﻣﺤﺪودﯾﺖ در ﺗﻌﺮﯾﻒ ﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﻣﻌﮑﻮس ﮐﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺳﻄﺢ ﺗﻤﺎس ﺗﻘﺴﯿﻢ ﺑﺮ ﺳﻄﺢ ﺑﺮﺷﯽ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﺗﻮﺿﯿﺢ داده ﻣﯽ ﺷـﻮد وآن ﺑـﻪ ﻋﻨﺎوﯾﻦ ﺳﻄﺢ آج؛ ﺳﻄﺢ ﻧﺴﺒﺖ ﺷﺪه آج و ﯾﺎ ﺳﻄﺢ ﻧﺴﺒﯽ آج(408/3 ACI, 1979 Holzenbein Soretz and, 488 DIN) شناخته میشود.

ﺳﻄﺢ ﻧﺴـﺒﯽ آج (Rr) اﺻـﻄﻼﺣﯽ اﺳـﺖ ﮐـﻪ در ﺗﮑﻨﯿـﮏ ﻫـﺎﯾﯽ آﻣﺮﯾﮑـﺎﯾﯽ (408/3 ACI, 944 ASTM A, 934 ASTM A, 775 ASTM A) ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮد.

ﺗﻮﺻﯿﻪ ﻫﺎي Clark ﯾﮏ ﺣﺪاﻗﻞ r R ﻣﻌﺎدل 0,1 ﺑﺎ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻣﻄﻠﻮب 0,2 ﯾﺎ 0,17 ﺷﺪ ﮐﻪ زﯾﺎد ﺑﺎ ﺗﻮﺻﯿﻪ ﻫﺎي (1913) Abrams ﺗﻔﺎوت ﻧﺪارد.اﮔﺮﭼﻪ اﯾﻦ ﺗﻮﺻﯿﻪ ﻫﺎ در اﻟﺰاﻣﺎت (ASTM) وارد ﻧﺸﺪ وﻟﯽ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺳﻄﺢ ﻧﺴﺒﯽ آج ﺑﺮاي ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎ در آﻣﺮﯾﮑﺎ ﻫﻢ اﮐﻨﻮن ﺑﯿﻦ 0,057 ﺗﺎ 0,087 اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﺷﻮد.Rehm (1961) ﮔﺰارش ﮐﺮد ﮐﻪ ﯾﮑﯽ از دو ﺣﺎﻟﺖ ﺧﻄﺎ، ﺟﺪاﯾﺶ و ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪه ﺷﺪن ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ ﻣﯿﻠﮕﺮد آﺟﺪار ﺑﺎ ﺗﻘﺎﺑﻞ ﺑﺎ ﺑﺘﻦ ﺑﻠﻐﺰد؛ اﺗﻔﺎق ﺑﯿﺎﻓﺘﺪ. اﮔﺮ ﻧﺴﺒﺖ ﻓﻀﺎي آج ﺑﻪ ارﺗﻔﺎع آج ﺑﯿﺸﺘﺮ از (10) ﺑﻮده و زاوﯾﻪ دﯾﻮاره آج (زاوﯾﻪ ﺑﯿﻦ دﯾﻮاره آج و ﻣﺤﻮر ﻃﻮﻟﯽ ﻣﯿﻠﮕﺮد) در ﺷﮑﻞ a)١٫٢)  ﺑﺰرﮔﺘﺮ از 40 درﺟﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ او ﻣﺸﺎﻫﺪه ﮐﺮد ﮐﻪ: ﺑﺘﻦ در ﺟﻠﻮي آج ﺑﻪ ﺗﺪرﯾﺞ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﺷﺪه و ﺑﺎﻋﺚ ﺧﻄﺎي ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪه ﺷﺪن ﻣﯿﮕﺮدﻧﺪ.
ﺷﮑﻞ :1,2 ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم ﺗﺮك و ﺷﮑﺴﺖ در ﮔﯿﺮش: (a) ﻧﻤﺎي ﺟﺎﻧﺒﯽ ﻣﯿﻠﮕﺮد آﺟﺪار ﺑﺎ زاوﯾﻪ دﯾﻮاره آج ﻋﺮﺿﯽ α ﺷﮑﻞ ﮔﯿﺮي ﺗﺮك را ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ.((b ﻧﻤﺎي روﺑﺮو ﺷﮑﻞ ﮔﯿﺮي ﺗﺮك ﺟﺪاﯾﺸﯽ ﻣﻮازي ﺑﺎ ﻣﺤﻮر ﻣﯿﻠﮕﺮد را ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ؛ (c) ﻧﻤﺎﯾﯽ از ﯾﮏ ﺟﺰء ﺗﺮك ﺟﺪاﯾﺸﯽ ﺑﯿﻦ ﻣﯿﻠﮕﺮد و ﭘﻮﺷﺶ ﺑﺘﻦ را ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ؛ ﻧﻤﺎي ﺟﺎﻧﺒﯽ ﯾﮏ ﺟﺰء ﺗﺮك ﺑﺮﺷﯽ و ﯾﺎ ﺷﮑﺴﺖ ﻣﻮﺿﻌﯽ ﺑﺘﻦ را در ﻫﻨﮕﺎم ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ.
Lutz, Gergely, and Winter (1966), and Lutz and Gergely(1967) ﯾﺎﻓﺘﻨﺪ ﮐﻪ ﻟﻐﺰش ﺑﻪ ﺗﺪرﯾﺞ ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ ﺷﮑﺴﺖ ﺑﺘﻦ در ﺟﻠﻮي آج ﻋﺮﺿﯽ اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ و اﯾﺠﺎد ﯾﮏ ﻧﺎﺣﯿﻪ ﺑﺘﻦ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﺷﺪه ﺑﺎ زاوﯾﻪ دﯾﻮاره 30⁰ اﻟﯽ 40⁰ ﮐﻪ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﮔﺮوه ﻋﻤﻞ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ.

Lutz, Gergely, and Winter ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻧﺸﺎن دادﻧﺪ ﮐﻪ ﻋﺪم ﺷﮑﺴﺖ ﺑﺘﻦ در زاوﯾﻪ دﯾﻮاره آج ﮐﻤﺘﺮ از 30 درﺟﻪ اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ. اﯾﻦ ﻣﺸﺎﻫﺪات ﺑﻌﺪاً ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ Skorobogatov and Edwards (1979) ﺣﻤﺎﯾﺖ ﻣﯽ ﺷﻮد. ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﺑﺎ زاوﯾﻪ دﯾﻮاره 48.5° و 57.8°  Skorobogatov and Edwards ﻧﺸﺎن دادﻧﺪ ﮐﻪ اﯾﻦ ﺗﻔﺎوت ﺗﺄﺛﯿﺮي ﺑﺮ اﺳﺘﺤﮑﺎم ﮔﯿﺮش ﻧﺪارد زﯾﺮا زاوﯾﻪ ﻫﺎي زﯾﺎد ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ ﺑﺘﻦ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﺷﺪه در ﺟﻠﻮ آج ﺻﺎف ﻣﯽ ﺷﻮد.

Losberg and Olsson (1979) ﺳﻪ ﺳﻄﺢ آج ﺗﺠﺎري اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه در ﺳﻮﺋﺪ و ﺑﺮﺧﯽ از ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎي ﻣﺎﺷﯿﻨﮑﺎري ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻀﺎي آج و ارﺗﻔﺎع آج را ﻣﻮرد آزﻣﻮن ﻗﺮار دارﻧﺪ. آﻧﻬﺎ ﯾﺎﻓﺘﻨﺪ ﮐﻪ ﻧﯿﺮوﻫﺎي ﮔﯿﺮش اﯾﺠﺎد ﺷﺪه ﺑﻪ وﺳﯿﻠﻪ ﺳﻪ ﻃﺮح آج ﺑﻪ ﻃﻮر آﺷﮑﺎري در آزﻣﻮن ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن در ﺣﺎﻟﯿﮑﻪ ﺧﻄﺎي ﺑﯿﺮون آﻣﺪن رخ داده اﺳﺖ، ﻣﺘﻔﺎوت ﻫﺴﺘﻨﺪ. اﮔﺮ ﺧﻄﺎي ﺟﺪاﯾﺶ رخ دﻫﺪ اﮔﺮﭼﻪ در Beam End و آزﻣﻮن Ring Pullout ﺗﻔﺎوت ﮐﻤﯽ در ﻧﯿﺮوي ﮔﯿﺮش ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از 3 ﻃﺮح وﺟﻮد دارد.
.Losberg and Olsson ﺑﻪ اﯾﻦ ﻧﺘﯿﺠﻪ رﺳﯿﺪﻧﺪ ﮐﻪ آزﻣﻮن ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن ﺑﺮاي ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺮاﯾﻂ ﮔﯿﺮش ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻧﯿﺴﺖ زﯾﺮا ﮐﯿﻔﯿﺖ و ﺷﺮاﯾﻂ ﺗﻨﺶ در ﯾﮏ آزﻣﻮن ﺑﯿﺮون ﮐﺸﯿﺪن از ﻣﺤﺪودﯾﺖ ﻫﺎ و ﻋﻠﻞ ﻣﻀﺎﻋﻔﯽ ﻧﺎﺷﯽ ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﮐﯿﻔﯿﺖ و ﺷﺮاﯾﻂ ﺗﻨﺶ در ﺷﺮاﯾﻂ واﻗﻌﯽ در ﺟﺎﯾﯿﮑﻪ ﺧﻄﺎي ﺟﺪاﯾﺶ اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ ﻗﺎﺑﻞ اراﺋﻪ ﻧﻤﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﻮن آﻧﻬﺎ ﻧﺸﺎن داد ﮐﻪ ﻧﯿﺮوي ﺟﺪاﯾﺶ ﺑﻪ ﻓﻀﺎي آج و آج ﻫﺎي آن ﮐﻪ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﻣﺤﻮر ﻃﻮل ﻣﯿﻠﮕﺮدي ﮐﻪ ﮐﻤﯽ ﻧﯿﺮوي ﺟﺪاﯾﺶ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﯿﻠﮕﺮد ﻣﺎﯾﻞ دارد، ﺣﺴﺎس ﻧﻤﯽ ﺑﺎﺷﺪ.