Experimental Research of Destruction of the Edge Field of the Slab–Column Structure Caused by Overload

چکیده

سازه های ستون-دال که در کارهای طراحی و ساخت و ساز استفاده می شوند یکی از انواع رایج سازه هایی هستند که در صنعت ساختمان سازی استفاده می شوند. به وجود آمدن عوامل غیرمنتظره در مرحله طراحی می تواند منجر به ریزش (سقوط) سازه ها شود. این مقاله، پژوهش تجربی از فیلد لبه (edge field) طبقه سراسری (پیوسته) را ارائه می کند. این پژوهش در دالی 9 فیلدی با ابعاد 9300*9300*100 nm انجام گردید. هدف این تحقیق، مشاهده رفتار مدل تجربی در زمانی بود که بار اضافی اعمال شده است. این مدل با استفاده از فولاد با شکل پذیری بالا (Ɛ_uk>7.5%) به منظور تعیین احتمال برای تحریف عمل غشاء کششی آماده سازی شده بود. این مقاله، دادهای هندسی و مواد اولیه، روش شناسی تحقیق، توصیف سیستم بارگذاری، توصیف سیستم اندازه گیری، و نتایج بدست آمده اندازه گیری را ارائه می کند. بخش آخر، پژوهشات انجام شده را خلاصه می کند.

Abstract

Slab–column structures used in design and construction work are one of the typical kinds of structures used in building industry. The emergence of factors unexpected at the designing stage can lead to collapse of the structures. The paper presents experimental investigations of the edge field of the continuous floor. The research was conducted on a nine–field slab with the dimensions of 9300×9300×100 mm. The aim of the research was to observe the behavior of the experimental model in the time when excessive load is exerted. The model was prepared using high ductility steel (εuk>7.5%) in order to determine the possibility to induce tensile membrane action. The paper presents basic geometrical and material data, the research methodology, the description of the system of loading, the description of the measurement system, and the obtained measurement results. The last part summarizes the conducted investigations.

مقدمه

تحقیق فیلد لبه یک سازه ستون-دال معمولی که در این مقاله ارائه شده است ادامه تحقیقات انجام شده توسط نویسندگان [1] درباره رفتار این نوع سازه ها در حالت بار مازاد می باشد. تحقیقات درباره تغییر عمل عنصر بتن مسلح از خمشی به غشای کششی در سال 1964 توسط Park آغاز گردید و توسط Mitchell و Cook ادامه یافت. در خصوص تحقیق تجربی فیلد داخلی و تحقیق توصیف شده پایین عمل چنین عنصری، می تواند به 5 مرحله تقسیم شود:

• با بارهای مازاد ناچیز، ظرفیت باربری سازه باید در حوزه عمل الاستیک ناشی از ضرایب ایمنی استفاده شده هم در مواد و هم بارها اطمینان حاصل شود (نقطه A در شکل 1a).
• با بارهای مازاد متوسط، که حاصل شکست ها است، بازتوزیع نیروهای داخلی در سازه رخ می دهد. این رفتار تا نقطه اولیه شکست (نقطه B در شکل 1a) ادامه می یابد. در این شرایط، ظرفیت باربری این سازه در حوزه عمل خمشی با استفاده از روش های محاسباتی کلاسیک بر اساس خطوط تسلیم تعریف می شود.
• نقطه تخریب (نقطه B در شکل 1a) می تواند در سازه های ستون-دال از طریق تخریف خمشی قسمت در هر مکانی یا از طریق پانچینگ (punching) حاصل شود. تا این لحظه، عمل غشای فشرده عناصر سازه توسعه می یابد، که توسط محدودیت در جابه جایی های جانبی تحریک می شود. در نتیجه، ظرفیت باربری طبقه افزایش می یابد. پس از شکست، بار اولیه کاهش می یابد که همراه با افزایش در انحراف می باشد، تا زمانی که مقدار مینیمم حاصل شود (نقطه C بر اساس شکل 1a).
• پس از حاصل شدن (نقطه C بر اساس شکل 1a)، رفتار دال فقط وابسته به بازتوزیع بارها، پیوستگی، یکپارچگی و توانایی دال به تغییرشکل خواهد بود. در این مرحله عمل، نیروهای غشا در ناحیه مرکزی پلان دال از فشرده به خمشی تغییر می کنند (عمل غشای فشرده به عمل غشای خمشی تبدیل می شود). به علاوه، به دلیل تنش برشی بالای روی سطح دال، شکستگی های در حال ظهور تمایل دارند به دال در تمام ضخامتش نفوذ کنند. در چنین حالتی، زمانی که بتن کاملا شکسته می شود، تمام بار توسط عملکرد مسلح به صورت پوسته ای در معرض کشش (عمل غشای کششی) منتقل می شود. عمل غشای کششی، توانایی دال به تغییر شکل را افزایش می دهد، همچنین ظرفیت باربری پس از شکست را نیز افزایش می دهد. بنابراین، عمل غشای کششی همچنین می تواند مکانیسم مفیدی در جلوگیری از سقوط پیش رونده باشد زمانی که سازه در معرض بار مازاد محلی می باشد. بر اساس تحقیق [4]، در این حالت ، سازه قادر است عناصر آسیب دیده در ستونها را hang (تحمل) (شکل 1b). تخریب کامل زمانی رخ می دهد که تنش های در میله های تقویت کننده به مقدار مقاومت فولاد در برابر rupture ، f_yk برسند (نقطه D در شکل 1a). بر خلاف تحقیق قبلی [1]، با فیلد لبه، عمل غشای کششی فقط در یک جهت ظاهر می شود (شکل 1b).