در این مطلب میخواهیم به بررسی عددی عملکرد قوس فشاری مجموعههای تیرچه – ستون بتنی پیش تنیده در برابر ریزش پیش رونده بپردازیم.
تئوری قوس فشاری در تیرچه ی پیش تنیده
این مطالعه ی تحقیقاتی برای بررسی عملکرد قوس فشاری (CAA) در مجموعه های تیرچه – ستون بتنی پیش تنیده، مدلهای مونتاژ بتن پیش تنیده (BPC) و با استفاده از دادههای تجربی قبلی ،انجام و اعتبارسنجی شده است. اثر سودمند CAA بر مقاومت فروپاشی پیشرونده سازههای BPC با ضریب افزایش بار η اندازه گیری شده و CAA مجموعه های BPC با چهار طرح طرح بندی کابلهای پیش تنیده مورد بررسی دقیق قرار می گیرد. علاوه بر این، اثر هفت پارامتر بر مقاومت فروپاشی پیشرونده مجموعههای BPC با رشته های سَهمَوی تعیین میگردد.بر همین اساس مدلی برای ارزیابی CAA مجموعه های BPC پیشنهاد شد. به دنبال آن نتایج تحقیقات نشان داد که ظرفیت CAA مجموعه های BPC با طرح های طرح بندی رشته های مختلف تفاوت دارد. رشته های سهموی، شکست ناحیه نزدیک ستون میانی را در تیرچه پیش تنیده تشدید می کند. سهم رشته های خطی از همه کمتر است و مقاومت رشته های موازی، مشابه مقاومت رشته های X شکل می باشد. علاوه بر این، نسبت کابلهای پیش تنیده، نسبت آرماتورهای پیش تنیده در بالا و پایین تیرچه ی پیش تنیده و ابعاد مقطع ستون بر ضریب افزایش بار، تأثیر بسزایی دارد. در نهایت مدلهای پیشنهادی در این پژوهش در برابر نتایج تجربی و شبیه سازی با میانگین خطای کمتر از ۵ درصد اعتبارسنجی شدند.
عملکرد و تاثیر قوس فشاری در تیرچه ی پیش تنیده
فروپاشی پیشرونده گسترش آسیب محدود اولیه از عنصری به عنصر دیگر است که در نهایت باعث فروپاشی کل سازه یا بخش بزرگی از آن می شود. محققان دانشگاهی حوزه ی عمران و شهرسازی مطالعات زیادی را برای درک مقاومت تیرچه پیش تنیده در برابر فروپاشی پیشرونده سازه ها انجام داده اند. براساس این مطالعات جامعه ی مهندسی چندین دستورالعمل طراحی برای جلوگیری از فروپاشی پیشرونده در ساختمان ها و سازه ها صادر کرد. از آنجایی که شناسایی حوادث و بارهای تصادفی منجر به شکست ستون در یک سازه دشوار است، یک روش مستقل از تهدید در کدها و دستورالعمل ها معرفی شد که عمدتاً از سناریوهای حذف ستون استفاده می کند. CAA و عمل کاتناری (CA) مکانیسمهای حیاتی برای مقاومت قاب و تیرچه ی پیش تنیده در برابر فروپاشی پیشرونده در سازه هستند. این اقدامات از طریق یک سری آزمایش بر روی قابهای RC، از جمله مجموعههای تیرچه – ستون تک طبقه، قابهای مسطح چند طبقه و قابهای سه بعدی شناسایی شدند. این دانشمندان سهم دال ها را در مقاومت فروپاشی پیشرونده ی تیرچه های پیش تنیده و قاب های RC مورد اندازه گیری دقیق قرار داند.
توسعه سریع تیرچه ها و رفتار فروریختگی پیش رونده قاب های پیش ساخته
با توسعه ی سریع تیرچه ها و قاب های بتنی پیش ساخته، رفتار فروریختگی پیشرونده قاب های پیش ساخته و تیرچه های پیش تنیده ی پیش ساخته هم نیاز فوری به تحقیق دارد. این در حالی است که آزمایشات قبلی نشان داده بودند که قاب های بتنی پیش ساخته، CAA و CA قابل توجهی را نشان می دهند. برای همین هم در راستای کاهش مصرف مواد و هزینه ی اجرا، روشهای اجزای محدود و مدلهای تحلیلی اغلب در این مطالعه استفاده شدند. محققان این پژوهش یک روش اِلِمان محدود (FEM) را برای پیش بینی پاسخ قابهای RC پیشساخته نشده و تقویت شده تحت سناریوی حذف ستون میانی ایجاد کردند. آنها FEMهای دو بعدی و سه بعدی را برای مطالعه ی توانایی فروپاشی پیشرونده سازه توسعه دادند. تعدادی از این محققان از نتایج حاصل از مجموعه های یک طبقه برای مطالعه رفتار ساختمان های چند طبقه با استفاده از نرم افزار المان محدود LS-DYNA استفاده کردند. آنها اثرات چندین پارامتر را بر مقاومت فروپاشی پیشرونده ی تیرچه پیش تنیده و قابهای RC مورد مطالعه قرار دادند. آنها یک شاخص جذب انرژی را برای ارزیابی مقاومت فروپاشی پیشرونده سازه های RC پیشنهاد کردند. بسیاری از مدل های تحلیلی برای محاسبه مقاومت CAA سازه های RC توسعه یافته اند.
در نهایت مدل های ارائه شده مطابقت خوبی با نتایج تجربی داشتند. بیشتر مطالعات بر روی تیرچه ها و قاب های RC متمرکز بودند. در مقایسه با قابهای RC، قابهای بتنی پیش تنیده دهانه بزرگ تر و بار سنگین تری دارند که عوامل نامطلوبی برای مقاومت در برابر ریزش پیش رونده بشمار می روند. مکانیسم حمل بار برای مقاومت در برابر فروپاشی پیشرونده یک قاب بتنی پیش تنیده پیچیده تر از همتای RC آن است. در سالها و دهه های اخیر، انجام تحقیقات در مورد تیرچه ی پیش تنیده و قاب های بتنی پیش تنیده مرسوم شده است. برخی از محققان در این مطالعات، از کابلهای پیش تنیده برای تقویت ظرفیت مقاومت در برابر فروپاشی پیش رونده ی تیرچه ی پیش تنیده و قاب های RC استفاده کرده اند. آنها دریافتند که کابلهای پیش تنیده ی خارجی و داخلی می توانند به طور موثر مقاومت فروپاشی پیشرونده و ظرفیت لرزه ای تیرچه های پیش تنیده و قاب های RC را بهبود بخشند.
مکانیسم حمل بار تیرچه پیش تنیده های متصل وغیرپیوندی
آنها به طور تجربی مکانیسم حمل بار تیرچه های پیش تنیده و قابهای بتنی پیش تنیده متصل و غیرپیوندی را با کابل های سَهمَوی مورد مطالعه قرار داده و تأثیر نسبت دهانه به عمق و پیش تنیدگی اولیه بر مقاومت در برابر فروپاشی پیشرونده سازه را مورد بررسی و تجزیه و تحلیل خود قرار دادند.این محققان، مجموعههای تیرچه -ستون بتنی پیش تنیده با رشتههای موازی را آزمایش کرده، تأثیر شرایط مرزی و پیش تنیدگی اولیه بر مقاومت در برابر فروریختگی سازه و اثرات مقاومت بتن، نسبت فشار محوری ستون جانبی و روش بارگذاری را بر روی مقاومت تیرچه ی پیش تنیده در برابر فروپاشی پیشرونده سازه از طریق FEM را مورد بررسی عددی تجربی خود قرار دادند. برای قاب پیش تنیده، کابل پیش تنیده ناحیه فشار تیرچه ی پیش تنیده را تغییر می دهد. تا به امروز، CAA قابهای BPC با طرحهای طرح بندی کابل پیشتنیده مختلف به طور کامل بررسی نشده است، به ویژه تأثیر کابل های پیش تنیده بر ناحیه فشرده سازی پرتو و تأثیر پارامترهای مختلف بر روی CAA قاب BPC هنوز نامشخص است.