مطالعه‌ي تجربي سقف كامپوزيت متشكل از دال پيش ساخته‌ي بتني با عملكرد بالا و تير فولادي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

همواره سبك سازي و افزايش سرعت اجراي سازه‌ها امري مورد توجه در مهندسي سازه بوده است. در پژوهش پيش رو سقف كامپوزيت فولادي – بتني نويني معرفي شده است كه متشكل از دال پيش ساخته‌ي بتني با عملكرد بالا و تير فولادي است. دو ويژگي مهم اين سقف، پيش ساخته بودن دال‌هاي بتني و ساخت آن‌ها از بتن پرمقاومت با عملكرد بالا (HPC) مي‌باشد. استفاده از دال‌هاي بتني پيش ساخته نياز به ورق عرشه فولادي و قالب بندي براي سقف‌هاي كامپوزيت را رفع كرده و مقدار بتن ريزي در سازه‌هاي فلزي را به صورت چشم‌گيري كاهش مي‌دهد. به كار گيري دال‌هاي پيش ساخته‌ي نازك از جنس بتن HPC وزن كلي و نيروي زلزله‌ي وارد به سازه را كاهش داده، امكان استفاده از مقاطع ظريف‌تر سازه‌اي را فراهم مي‌آورد و سرعت اجرا را افزايش مي‌دهد. در بخش اول اين پژوهش تعداد 9 عدد دال بتني پيش ساخته تحت آزمايش خمش چهار نقطه‌اي قرار گرفتند. اين 9 دال بتني پيش ساخته در پارامترهايي مانند نوع بتن، رده‌ي مقاومتي ميلگرد و درصد ميلگرد طولي با يك ديگر تفاوت دارند. در ساخت اين دال‌ها از3 نوع بتن معمولي، پر‌مقاومت اليافي با عملكرد بالا و پر‌مقاومت بدون الياف با عملكرد بالا استفاده شد. هم‌چنين از دو نوع ميلگرد AIII و AIV با قطر 10 ميلي ‌متر استفاده گرديد. تعدادي از نمونه‌ها نيز تنها تفاوتشان در درصد ميلگرد طولي به كار رفته بود كه با هدف بررسي درصد ميلگرد طولي در رفتار خمشي دال پيش ساخته تعريف شدند. نتايج نشان داد كه استفاده از ميلگرد AIV به جاي ميلگرد AIII باعث كاهش شكل پذيري، شكست ترد‌تر و افزايش ظرفيت خمشي 10 درصدي دال پيش ساخته‌ي بتني شد. هم‌چنين استفاده از بتن پرمقاومت با عملكرد بالا (HPC) به جاي بتن معمولي (NC) 13 درصد ظرفيت خمشي را افزايش داده اما شكل پذيري را كاهش داده است. به كار بردن الياف فولادي در كنار ميلگرد فولادي باعث شكست متقارن و نرم‌تر دال به همراه ترك خوردگي‌هاي بيش‌تر گرديد. بر اساس نتايج به دست آمده مشخص شد كه دال ساخته شده با بتن HPFRC نسبت به دال ساخته شده با بتن 30HPC درصد ظرفيت خمشي و 60 درصد شكل پذيري بيش‌تري دارد. علاوه بر آن، مقايسه‌ي دال‌هاي با درصد ميلگرد طولي متفاوت نشان داد كه دال بتني پيش ساخته‌ي داراي درصد ميلگرد برابر با 0/6𝞺max است؛ بهترين رفتار خمشي را داشته است. در بخش دوم پژوهش نمونه‌اي از سقف كامپوزيت معرفي شده به ابعاد 2100×4220 ميلي متر ساخته شد و تحت بارگذاري گسترده قرار گرفت. با توجه به مزيت ميلگرد فولادي AIII، قيمت گزاف الياف فولادي و مقاومت خمشي دال ساخته شده با بتن HPC، از بتن HPC مسلح به ميلگرد فولادي AIII در دال‌هاي پيش ساخته‌ي نمونه‌ي سقف كامپوزيت استفاده گرديد. براي اتصال اجزاي مختلف سقف از گروت پرمقاومت استفاده شده است. بارگذاري گسترده توسط بلوك‌هاي سنگي با چگالي 30 كيلو نيوتن بر متر مكعب اعمال شد و پس از بارگذاري كلي به ميزان 134/5 كيلو نيوتن مشاهده شد كه نمونه‌ي سقف كامپوزيت، تنها دچار ريز ترك‌هايي شده و با وجود تحمل 15/2 كيلو نيوتن بر متر مربع بار، دچار تغيير شكل پلاستيك نشده است. با مقايسه‌ي خيز نمونه‌ي سقف كامپوزيت و سقف كامپوزيت فولادي - بتني متداول داراي ابعاد مشابه مشخص گرديد كه نمونه‌ي سقف كامپوزيت معرفي شده 6/7 درصد خيز كمتري را متحمل شده است. لازم به ذكر است كه باربري به ميزان 15/2 كيلو نيوتن بر متر مربع بيش‌تر از بار زنده‌ي ضريب‌دار پيشنهادي ساختمان‌هاي مسكوني و اداري، سالن‌ها و محل‌هاي تجمع و ازدحام در انواع ساختمان‌ها توسط آيين نامه‌هاي معتبر مي‌باشد. اين موضوع نشان از كاربردي بودن سقف كامپوزيت ارائه شده به عنوان سيستم سقف سازه‌هاي فولادي دارد.

233285

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان