ارزيابي اثر نوع بتن و قطر ميلگرد بر مقاومت پيوستگي در سازه‌هاي بتن‌آرمه

The effect of concrete type and rebar diameter on bond strength in reinforced concrete structures

عملكرد سازه هاي بتني متاثر از انتقال نيرو بين ميلگرد و بتن (پيوستگي) است كه به عوامل زيادي مانند مقاومت بتن، تنش تسليم ميلگرد، هندسه آج ها، قطر ميلگرد، پوشش بتن و طول پيوستگي وابسته است. از يك سو مزيت‌هاي منحصر به فرد بتن‌هاي فوق‌توانمند مانند چگالي، ضريب كشساني و مقاومت بالا، نفوذپذيري كم و دوام بالا در برابر حملات شيميايي علاقه به استفاده از آن را در صنعت ساختمان افزايش داده است. از سوي ديگر پيشرفت علم مواد امكان تهيه ميلگردهاي با مقاومت تسليم بالاتر با حفظ شكل پذيري مناسب را فراهم كرده است. در‌حاليكه اكثر روابط توصيه شده در آيين‌نامه‌ها براساس ميلگردها و بتن‌هاي معمولي است. بنابراين ضرورت دارد تحقيقات بيشتري بر روي تركيب مصالح جديد با همديگر براي شناخت بهتر رفتار سازه‌ها صورت پذيرد. در اين پژوهش تعداد 24 نمونه مكعبي به ابعاد 20×20×20 سانتي‌متر و 25×25×25 سانتي‌متر، از بتن فوق‌توانمند و معمولي مسلح شده با يك ميلگرد مقاومت بالا از قطرهاي 12، 16 و 25 ميلي‌متر در راستاي مركز نمونه، با دو طول پيوستگي (دو و چهار برابر قطر ميلگرد)، ساخته شده و تحت آزمايش بيرون كشيدگي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه مقاومت فشاري بتن و نسبت پوشش بتن به قطر، طول پيوستگي و تنش تسليم ميلگرد نقش مهمي در امكان وقوع هريك از حالت‌هاي گسيختگي دارند. هم‌چنين بتن فوق‌توانمند با افزايش مقاومت پيوستگي تا نزديك 5 برابر بتن معمولي امكان كاهش عمده در طول مهاري مورد نياز را فراهم مي‌كند. با توجه به منحني‌هاي پيوستگي-لغزش بتن فوق‌توانمند ساخته شده در اين پروژه رفتار تردتري نسبت به بتن معمولي دارد. در بتن معمولي با افزايش طول پيوستگي، بيشينه تنش پيوستگي افزايش مي‌يابد در‌حاليكه در بتن فوق‌توانمند افزايش طول پيوستگي باعث كاهش بيشينه تنش پيوستگي مي‌گردد. براي پيش‌بيني رفتار پيوستگي-لغزش مدل جديدي پيشنهاد شده است

Concrete is the most widely used building material in recent decades, and researchers are innovating in the production of this material to improve some of it’s properties such as strength and durability. A part of these innovative efforts has led to the production of a new class of concrete called ultra-high performance concrete (UHPC). UHPC has the unique mechanical features that provide opportunities for the development of new techniques of construction, repairs and renovation of concrete structures. While most of the recommended relationships in the standards are based on normal strength concrete (NSC), it is necessary to know more about ultra-high performance concrete behavior. This study aimed to investigate bond behavior (the interaction between rebar and concrete) because it directly affects the performance of concrete structures. 24 cubic concrete specimens (20 cm and 25cm wide) with a centered rebar and two bond lengths, using UHPC and NSC, were subjected to pull-out tests. Concrete’s compressive strength and relative cover, bond length, and yield stress of the rebar significantly influence the failure mode. UHPC reduces the embedded length of rebars by increasing bond strength up to 5 times that in NSC. Regarding to the bond-slip curves, plain UHPC (used in this study) had less ductility than NSC. In NSC, increasing the bond length increases the maximum bond stress, while in UHPC, for increasing bond length, the maximum bond stress decreases. New relationships have been proposed to predict bond-slip behavior.