پیشنهاد آیین نامه ACI در کنترل عرض ترک سازه بتنی با میلگرد کامپوزیتی
کنترل عرض ترکها در اعضای بتنی تسلیحشده با میلگرد کامپوزیتی (مانند GFRP) یکی از چالشهای اصلی در طراحی و ساخت این نوع اعضا است، زیرا میلگردهای کامپوزیتی دارای ویژگیهای مکانیکی متفاوتی نسبت به میلگردهای فولادی هستند. یکی از مهمترین تفاوتها، مدول الاستیسیته پایینتر میلگردهای کامپوزیتی است که میتواند موجب باز شدن بیشتر ترکها در مقایسه با میلگردهای فولادی شود.
چالشها و عوامل مؤثر در کنترل عرض ترکها:
مدول الاستیسیته پایین میلگردهای GFRP: این ویژگی باعث میشود که میلگردهای کامپوزیتی نسبت به بارهای کششی، تغییر شکل بیشتری داشته باشند و در نتیجه ترکها بازتر شوند.
عدم قابلیت کشسانی در میلگردهای کامپوزیتی: برخلاف فولاد، میلگردهای کامپوزیتی در محدوده تنشهای بالا نمیتوانند به میزان مشابه فولاد، تغییر شکلهای کشسانی از خود نشان دهند.
چسبندگی کمتر بین بتن و میلگردهای کامپوزیتی: این مورد میتواند بر نحوه انتقال تنشها از بتن به میلگرد تأثیر بگذارد و موجب کاهش کارایی میلگردهای کامپوزیتی در کنترل ترکها شود.
روشها و استراتژیهای کنترل عرض ترکها:
1. افزایش مقدار تسلیح (Reinforcement Ratio):
برای جلوگیری از باز شدن ترکها، میتوان مقدار تسلیح میلگردهای GFRP را افزایش داد تا تحمل تنشهای بیشتری در هنگام بارگذاری صورت گیرد.
از آنجا که مدول الاستیسیته میلگردهای GFRP پایینتر است، برای تأمین ظرفیت تحمل کششی مشابه فولاد، نیاز به تسلیح بیشتر وجود دارد.
نسبت تسلیح بیشتر (بهویژه در مناطقی که ترکها بیشتر رخ میدهند) میتواند بهطور مؤثری عرض ترکها را کاهش دهد.
2. استفاده از میلگردهای فولادی بهعنوان تسلیح جانبی:
یکی از روشهای متداول در طراحی اعضای بتنی با میلگرد کامپوزیتی این است که از میلگردهای فولادی بهعنوان تسلیح اضافی (برای جلوگیری از باز شدن زیاد ترکها) استفاده شود.
این میلگردها میتوانند بهطور مؤثری کنترل عرض ترکها را در مناطقی که نیاز به مقاومت بالا در برابر بارهای کششی است، بر عهده بگیرند.
3. استفاده از میلگردهای کامپوزیتی با مدول الاستیسیته بالاتر:
برای کاهش باز شدن ترکها، میتوان از میلگردهای کامپوزیتی با مدول الاستیسیته بالاتر، مانند CFRP (پلیمر تقویتشده با الیاف کربن) استفاده کرد.
میلگردهای CFRP معمولاً مقاومت کششی بالاتر و مدول الاستیسیته بیشتری دارند و بنابراین بهتر میتوانند عرض ترکها را کنترل کنند.
4. طراحی بر اساس حداقل عرض ترک مجاز:
در طراحی دالها یا اعضای بتنی که با میلگردهای کامپوزیتی تقویتشدهاند، باید به حداکثر عرض ترک مجاز (در استانداردهای مختلف، مانند ACI 440) توجه شود.
برای مثال، در طراحی بتنهای مسلح با GFRP، معمولاً باید عرض ترک را زیر 0.3 میلیمتر نگه داشت تا عملکرد سازه از نظر دوام و مقاومت در برابر خوردگی حفظ شود.
**5. استفاده از سیستمهای مقاومتی برشی اضافی (Shear Reinforcement):
استفاده از تیرچههای برشی یا ورقهای مقاومتی برشی در طراحی میتواند برای کنترل عرض ترکها در نقاط خاص کمک کند.
این سیستمها میتوانند در ناحیه برشی (محلهایی که ترکها بهطور عمده شکل میگیرند) به توزیع تنش و کاهش تمرکز تنشها کمک کنند.
6. استفاده از روشهای طراحی بهینه برای دماهای مختلف:
باید به تغییرات دما در طول زمان توجه شود، زیرا در دماهای پایینتر، میلگردهای کامپوزیتی ممکن است شکنندهتر شوند.
همچنین در دماهای بالا، ممکن است مدول الاستیسیته میلگردهای GFRP کاهش یابد، بنابراین باید شرایط دمایی طراحی بهطور دقیق محاسبه شود.
7. بهکارگیری روشهای آزمایشگاهی و شبیهسازی عددی:
برای طراحی دقیقتر، میتوان از مدلهای شبیهسازی عددی مانند روش اجزای محدود (FEM) برای پیشبینی رفتار ترکها و نحوه توزیع تنشها در اعضای بتنی تسلیحشده با میلگردهای GFRP استفاده کرد.
این شبیهسازیها میتوانند به تعیین دقیق محل و عرض ترکها کمک کنند و طراحی را بهینه سازند.
8. انتخاب صحیح نوع رزین برای میلگردهای کامپوزیتی:
استفاده از رزینهای مقاوم به ترک خوردگی و رزینهایی با استحکام کششی بالاتر میتواند در جلوگیری از ایجاد ترکهای بیشتر مؤثر باشد.
بهویژه در محیطهایی با شرایط خاص (رطوبت بالا، تغییرات دما، محیطهای خورنده)، باید رزینهای مناسب انتخاب شوند.
نتیجهگیری:
برای کنترل عرض ترکها در اعضای بتنی تسلیحشده با میلگردهای کامپوزیتی (GFRP)، باید به نسبت تسلیح مناسب، استفاده از میلگردهای فولادی، انتخاب مواد با مدول الاستیسیته بالا و طراحی بهینه توجه کرد. علاوه بر این، آزمایشات دقیق و مدلسازی عددی میتوانند کمک شایانی به کنترل دقیق ترکها و بهبود عملکرد سازه کنند.
●طراحی و اجرا و سرمایه گذاری در رستوران هوایی، روف گاردن،باغ ویلا،سازه های خاص.