ارزیابی اثر نوع بتن و قطر میلگرد بر مقاومت پیوستگی در سازه‌های بتن‌آرمه

عملکرد سازه های بتنی متاثر از انتقال نیرو بین میلگرد و بتن (پیوستگی) است که به عوامل زیادی مانند مقاومت بتن، تنش تسلیم میلگرد، هندسه آج ها، قطر میلگرد، پوشش بتن و طول پیوستگی وابسته است. از یک سو مزیت‌های منحصر به فرد بتن‌های فوق‌توانمند مانند چگالی، ضریب کشسانی و مقاومت بالا، نفوذپذیری کم و دوام بالا در برابر حملات شیمیایی علاقه به استفاده از آن را در صنعت ساختمان افزایش داده است. از سوی دیگر پیشرفت علم مواد امکان تهیه میلگردهای با مقاومت تسلیم بالاتر با حفظ شکل پذیری مناسب را فراهم کرده است. در‌حالیکه اکثر روابط توصیه شده در آیین‌نامه‌ها براساس میلگردها و بتن‌های معمولی است. بنابراین ضرورت دارد تحقیقات بیشتری بر روی ترکیب مصالح جدید با همدیگر برای شناخت بهتر رفتار سازه‌ها صورت پذیرد. در این پژوهش تعداد 24 نمونه مکعبی به ابعاد 20×20×20 سانتی‌متر و 25×25×25 سانتی‌متر، از بتن فوق‌توانمند و معمولی مسلح شده با یک میلگرد مقاومت بالا از قطرهای 12، 16 و 25 میلی‌متر در راستای مرکز نمونه، با دو طول پیوستگی (دو و چهار برابر قطر میلگرد)، ساخته شده و تحت آزمایش بیرون کشیدگی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مقاومت فشاری بتن و نسبت پوشش بتن به قطر، طول پیوستگی و تنش تسلیم میلگرد نقش مهمی در امکان وقوع هریک از حالت‌های گسیختگی دارند. هم‌چنین بتن فوق‌توانمند با افزایش مقاومت پیوستگی تا نزدیک 5 برابر بتن معمولی امکان کاهش عمده در طول مهاری مورد نیاز را فراهم می‌کند. با توجه به منحنی‌های پیوستگیلغزش بتن فوق‌توانمند ساخته شده در این پروژه رفتار تردتری نسبت به بتن معمولی دارد. در بتن معمولی با افزایش طول پیوستگی، بیشینه تنش پیوستگی افزایش می‌یابد در‌حالیکه در بتن فوق‌توانمند افزایش طول پیوستگی باعث کاهش بیشینه تنش پیوستگی می‌گردد. برای پیش‌بینی رفتار پیوستگیلغزش مدل جدیدی پیشنهاد شده است

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

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 ultrahigh 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 ultrahigh 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 pullout 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 bondslip 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 bondslip behavior.