Deficiencies in Concrete  Column

Shear Deficiency-

Lack of Confinement-

Splice Deficiency-

مودهای شکست ستون‌های بتن‌آرمه (ارزیابی خسارت ستون‌های بتن‌آرمه)

دانلود فیلم کامل تشریح مودهای شکست ستون‌های بتن‌آرمه (ارزیابی خسارت ستون‌های بتن‌آرمه)

ضعف‌های مختلف در ستون‌های بتن‌آرمه باعث وقوع شکست‌های متفاوتی در این المان‌‌ها خواهد شد. از ضعف‌های معمول و پر تکرار در این المان‌ها می‌توان به ضعف برشی، محصورشدگی و وصله پوششی اشاره کرد. در زیر هر کدام از این ضعف‌ها به اختصار توضیح داده می‌شود:

ضعف برشی ستون‌های بتن‌آرمه:

مقاومت برشی ستون از دو بخش سهم بتن و سهم خاموت‌ها به وجود می‌آید ضعف در هر کدام از دو قسمت بتنی و فولادهای عرضی (خاموتها) می‌تواند باعث رخداد این شکست گردد. برش خالص موجود در مقطع را می‌توان از طریق دایره مور تنش‌ها به کشش خالص و فشار خالص ناشی از برش تجزیه کرد. قطر فشاری توسط بتن و قطر کششی به وسیله آرماتورهای عرضی مقابله می‌گردد. ضعف آرماتورهای عرض شامل فواصل زیاد، باز شدن قلاب و ... می‌تواند باعث شود ترک برشی در به صورت مایل رشد کرده و شکست برشی حاصل گردد.. این انهدام به صورت حدودی در زاویه 60 درجه با افق رخ می‌دهد. انهدام المان در ارتفاع حدودی 50 سانتی متر از طول ستون باعث لخت شدن آرماتورهای طولی و عرض شده و ناپایداری جانبی و ثقلی ستون بتنی را حاصل می‌کند. مطالب تکمیلی در این ارتباط را از لینک‌های زیر دریافت کنید:

تشکیل ستون کوتاه بتن‌آرمه تا ناپایداری جانبی و ثقلی ستون بتن‌آرمه

نمونه یک ستون بتنی تحت ناپایداری جانبی و ثقلی

ناپایداری جانبی و ثقلی در ستون بتنی (زلزله کرمانشاه 21 آبان ماه 1396)

مودهای شکست ستون‌های بتن‌آرمه (ارزیابی خسارت ستون‌های بتن‌آرمه)

مکانیزم تشکیل ستون کوتاه به دلیل میانقاب

ضعف محصورشدگی ستون‌های بتن‌آرمه:

محصورشدگی ستون‌های بتن‌آرمه از دیدگاه‌های مختلف به نفع شکل‌پذیری و اتلاف انرژی ستون‌های بتن‌آرمه می‌باشد. 1- آرماتورهای عرضی با دورپیچ کردن بتن و قرار دادن آن تحت تنش سه محوره باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می‌گردند. افزایش مقاومت بتن باعث کاهش عمق تار خنثی شده در نتیجه باعث افزایش شکل‌پذیری ستون می‌گردد (از منظر شکل‌پذیری: افزایش مقاومت بتن هم ارز با کاهش مقاومت فولادهای کششی یا کاهش درصد آرماتورهای طولی می‌باشد در نتیجه باعث افزایش شکل‌پذیری می‌شود. مقاله "تاثیر فولاد کششی در شکل‌پذیری تیرهای بتن‌آرمه" را مطالعه کنید).  2-افزایش آرماتورهای عرضی و یا کاهش فاصله آنها باعث بهبود رفتار آرماتورهای فشاری می‌شود به نحوی که کمانش آنها را به تعویق انداخته یا بعضاً منتفی می‌کند در نتیجه زوال مقاومتی در رفتار منحنی ظرفیت ستون بسیار کم رنگ می‌گردد. این مورد نیز به مانند مورد قبلی باعث افزایش شکل‌پذیری ستون خواهد شد. 

شکست ناشی از ضعف محصورشدگی می‌تواند خودش را به صورت کمانش آرماتورهای طولی و انهدام بتن در کمر ستون نشان دهد. مطالب تکمیلی در این ارتباط را از لینک‌های زیر دریافت کنید:

تست پایه پل برروی میز لرزان_ شکل پذیری بالا بدون کمانش آرماتورهای فشاری_Well Confined

نمونه یک ستون بتنی تحت ناپایداری جانبی و ثقلی

ناپایداری جانبی و ثقلی در ستون بتنی (زلزله کرمانشاه 21 آبان ماه 1396)

ضعف وصله پوششی در ستون‌های بتن‌آرمه:

با توجه به این که طول هر شاخه میلگرد 12 متر می‌باشد لذا در محلی که میلگردهای ستون بتنی تمام می‌شود بایستی یک اتصال مناسبی بین میلگردهای تمام شده با میلگردهای بعدی انجام شود، هر اتصالی که در آن امکان جاری شدن میلگردهای طولی ستون بدون گسیختگی اتصال برقرار گردد آن اتصال قابل قبول خواهد بود (وصله پوششی، وصله مکانیکی، جوش القائی و ...) یکی از روش‌های مرسوم وصله میلگردها به یکدیگر، وصله پوششی است، در این روش بتن به عنوان یک چسب می‌تواند میلگردهای پایین را به میلگردهای بالایی وصله کند. در مهندسی زلزله به صورت کلی اداوت اتصال دهنده بایستی قوی‌تر از خود المان‌های متصل شونده باشند (همانطور که بایستی المان گاست پلیت قوی‌تر از خود  مهاربند باشد و...) این امکان باعث می‌شود تا بدون گسیختیگی اتصال، میلگردهای طولی ستون جاری شوند. در وصله پوششی طول همپوشانی میلگردها بایستی به اندازه‌ای باشد که مصالح چسب (بتن) بتواند تنش جاری شدن را از میلگردهای تمام شده به میلگردهای شروع شده منتقل کند. مطابق با نمودار، زمانی که وصله پوششی امکان انتقال تنش جاری شدن بین میلگردها را نداشته باشد در این صورت گسیختگی زود هنگام در محل وصله رخ می‌دهد (میلگردها از  داخل ستون بیرون کشیده می‌شوند) که موجب انهدام کامل ستون می‌شود. حال اگر رفتار وصله پوششی مطابق با ضوابط آئین‌نامه باشد در این صورت امکان جاری شدن برای میلگردها فراهم شده و ستون بدون هیچ گونه اختلالی در باربری ثقلی و جانبی سازه سرویس خواهد داد. (برای درک بهتر توضیحات این بند به مقاله "خرابی ناشی از ضعف وصله پوششی در ستون‌های بتنی (Poor Lap Splices)" مراجعه کنید).

به جرات در اکثریت قریب به اتفاق سازه‌های بتن‌آرمه با بتن درجا ریز معمولا با مشکل عدم تحقق مقاومت فشاری بتن فرض طراحی مواجه هستیم. مخصوصاً در المان‌های ستون که بتن آنها به صورت دستی ریخته می‌شود. بنابراین طول وصله پوششی که با فرض مقاومت 21 مگاپاسگال به دست آمده در اجرا جوابگو نخواهد بود چون مقاومت بتن در ستون‌ها معمولا کمتر از این مقدار خواهد بود. به مانند اکثر خرابی‌های ستون‌ها در زلزله کرمانشاه شاهد خرابی وصله پوششس در این ستون‌ها خواهیم بود. قبل از رسیدن تنش‌ کششی آرماتورهای طولی به حد جاری شدن بتن به عنوان چسب بین فولادها به دلیل طول همپوشانی کمتر جوابگو نبوده و گسیخته خواهد شد و آرماتورهای طولی ستون از داخل ستون در می‌روند و به احتمال زیاد سازه با ناپایداری ثقلی مواجه خواهد بود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه وارد لینک‌های زیر شوید:

1-خرابی ناشی از ضعف وصله پوششی در ستون‌های بتنی (Poor Lap Splices)

2-خرابی ناشی از ضعف وصله پوششی در ستون‌های بتنی (Poor Lap Splices)

این مطالب بخش‌هایی از دوره جامع طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای با نرم‌افزار Sap2000 می‌باشد.

دوره طراحی عملکردی و مقاو‌م‌سازی لرزه‌ای دوره طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای طراحی عملکردی  طراحی براساس عملکرد دوره طراحی براساس عملکرد و مقاو‌م‌سازی لرزه‌ای دوره طراحی براساس عملکرد و بهسازی لرزه‌ای دوره تحلیل غیرخطی و طراحی براساس عملکرد دوره تحلیل غیرخطی و طراحی عملکردی دوره تحلیل غیرخطی و بهسازی لرزه‌ای دوره تحلیل غیرخطی و مقاوم‌سازی لرزه‌ای