بررسی عددی تاثیر خوردگی آرماتورهای عرضی بر کاهش مقاومت فشاری المان های بتن مسلح

با افزایش عمر سازه ها خوردگی آرماتور در اعضای بتن مسلح بعنوان یک مشکل مهم در محیط های مستعد خوردگی درآمده است. از طرفی خوردگی آرماتورهای عرضی باتوجه به پوشش بتنی و قطر کمتر، زودتر از آرماتورهای طولی شروع می شود. این امر باعث کاهش محصورشدگی و در نتیجه کاهش ظرفیت تغییرشکل و شکل پذیری سازه می شود. بنابراین، ارزیابی سازه های بتن مسلح خورده شده موجود به موضوع تحقیقاتی مورد علاقه بسیاری از محققان در زمینه مطالعات سازه تبدیل شده است. در این مقاله به بررسی کاهش مقاومت المانهای بتن مسلح با آرماتور عرضی خورده شده پرداخته شده است. در ابتدا مدل عددی نمونه ها با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ساختهشده و با نتایج آزمایشکاهی صحت سنجی می شود. در مرحله بعد مدل های بیشتری با در نظر گرفتن اثر پارامتر مقاومت مشخصه بتن ساخته شده و مقاومت فشاری کاهش یافته بتن محصور شده ارزیابی شده است. نتایج حاکی از آن است که در اثر خوردگی آرماتورهای دورپیچ، مقاومت محصورشدگی ناشی از آنها کاهش می یابد ولی این کاهش در درجات خوردگی بالاتر کمتر می باشد. همچنین در اثر خوردگی آرماتورهای عرضی از نوع خاموت، مقاومت محصورشدگی ناشی از آنها کاهش می یابد ولی این کاهش بسته به فاصله خاموت ها و درجه خوردگی متفاوت است.

A Numerical Investigation into the Effect of Transverse Reinforcement Corrosion on Compressive Strength Reduction of Reinforcement Concrete Elements

As service years increase, the corrosion of steel rebar stands out as a major problem for existing reinforced concrete (RC) structures in corrosioninducing environment. The mechanism of steel corrosion in concrete is an electro chemical process, which is often accelerated by the ingress of aggressive chemicals, for example chloride ion. The accumulation of corrosion products on steel rebar is able to generate circular stress which could result in cover cracking. Corrosion of steel rebar will degrade the physical appearance and reduce its original cross section. Corrosion often appears to be nonuniform and localized. Corrosion damaged RC elements displayed smaller yield strength, ductility, energy dissipation capacity, etc. Corrosion level of stirrup tends to be higher than longitudinal rebar due to smaller diameter and less cover protection. Stirrup corrosion decreased confinement behaviour on concrete, thus exacerbating the degeneration of the deformation capacity and the ductility of the RC structures. The corrosion of reinforcement steel bars (rebar) is a natural electrochemical reaction RC structures have to face with. It is exacerbated by exposure to corrosioninducing environment factors, including deicing salt, marine salty water, carbon dioxide, sulfur dioxide, etc. The chloride from salt (NaCl) could make hazardously chemical attack on steel bar by acting as an efficient catalyst in the corrosion process. The corrosion of steel bar in the existing reinforced concrete structure has raised great concern over its safety and seismic performance among practising engineers, researchers and residents, etc., because steel bar is the most essential element in RC. Corrosion reduces the effective crosssection area of longitudinal and transverse rebars.Due to a small concrete cover of transverse rebars compared with longitudinal rebars, the corrosion of them becomes earlier and more severe, leading to cracks in concrete, a decrease of confinement, an intensification of reduction in deformation capacity and ductility of reinforced concrete structures. For this purpose, an experimental investigation is carried out on reinforced concrete specimens include spiral and stirrup and the variables include the corrosion percentage, rebar diameter, transverse rebar pitch, and confined core diameter. Results demonstrate that the high degree corrosion has a fewer significant effect on the reduction in confinement strength, and smallersized transverse reinforcements are less sensitive to corrosion.