شماره تلفن : 09307584802

خانه ژورنال دانشجویان ایران

Iranian Students Article House

استحکام باند از میله های تقویت کننده فولاد آسیاب از فلزات قراضه

 

Bond strength of reinforcing steel bars milled from scrap metals

DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2003.09.011

May 2004

 

Abstract

In many poor developing countries, reinforcing steel bars are milled using scrap metal from obsolete vehicle parts and machinery. In Ghana, these bars which are classified as mild steel, are normally milled with ribbed surfaces similar to standard high-yield steel bars to enhance their bond with concrete. Hitherto there has been inadequate information on the actual physical behaviour including the bond properties of these reinforcing steel bars, which are already in use in structural concrete. This paper presents a description of the experimental investigation of the anchorage bond resistance and slip characteristics of the steel bars in beams and pull-out specimens. The results of the study have shown that the average anchorage bond strength of the bars developed at ultimate steel stresses is higher than that of mild steel but close to standard high-yield deformed bars. The beam tests gave lower values of bond strength at relatively lower steel stresses, and averaged about 50% of the pull-out bond results. The large difference in the results of the beam and pull-out tests is due to the different concrete covers to the steel bars and the absence of concrete confinement usually developed by shear reinforcement in beams. Bond failure was mostly caused by the splitting of concrete

Keywords: Steel bars, Scrap metal, Concrete, Anchorage bond, Slip

 

 

استحکام باند از میله های تقویت کننده فولاد آسیاب از فلزات قراضه

چکیده
در خیلی از کشورهای کم توسعه یافته میله های فولادی با استفاده از فلزات خرد شده فسقهای موتوری و ماشین الات از کار افتاده کنگره دار می شوند در غنا این میله ها که به عنوان فولاد سبک طبقه بندی می شوند معمولا با سطح کبریتی مشابه میله های فولادی خمش بالا کنگره دار می شوند تا پیوندشان با بتن افزوده شود پیش از این ناکافی در باره رفتار فیزیکی واقعی شامل خصصوصیات پیوند این میله های فولادی تقویتی که قبلا در ساختارش استفاده شده وجود داشته است این مقاله یک شرح از برسی ازمایشگاهی پایداری پیوند تکیه گاه و ویژگی های لغزش میله های فولادی را در میله ها و نمونه های کشیده شده ارائه می دهد نتایج مطالعه نشان می دهد که میانگین استحکام پیوند تکیه گاه که در استرس نهایی توسعه پیدا کرده است بالاتر از فولادهای سبک اما نزدیک به میله های تغییر شکل یافته خمش بالا استاندارد است تست میله مقدار پایین تر استحکام پیوند را می دهد که نسبت به استرس فولاد پایین تر است و به طور میانگین حدود۵۰درصدنتایج پیوند کشیده شده است اختلاف بزرگ در نتایج میله و تست های کشیدگی سبب اختلاف پوشش بتن در میله های فولادی و نبودنگهداری بتن می شود که معمولا بوسیله آرماتورهای برشی در میله ها توسعه یافته است گسیختگی پیوند عمدتا بوسیله شکاف برداشتن بتن رخ می دهد

مقدمه
بتن آرمه یکی از وسیع ترین مصالح سازه است که برای تنوع ساختار استفاده می شود ترکیب مصالح شامل میله های تقویتی در یک زمینه بتن سخت شده است بتن به جهت تقویت پذیری و ظرفیت بالایش در مقاومت در برابر استرس فشار شی بی نظیر است به هر حال ظرفیت کشش پایین اش آن را ملزم می سازد تا دیگر قابلیت مصالح را در جهت مقاومت و کشش احتمالی یکی کند
به علت قیمت بالا فولاد وارداتی کشورهای کم توسعه یافته به این نتیجه رسیده اند که مناسب است میله های فولادی تقویتی از تکه های فولاد بازیافت شده از ماشین الات از کار افتاده تولید شوند برای مثال صنعت فولا در غنا حدود ۸۰در صد تکه های فولاد درا بازیافت می کند که سالانه ۸۰۰۰۰تن تخمین زده می شود در غنا میله های فولادی تقویت شده که از فلزات دور ریخته شده تولید شده اند به طور بی دقتی توسط تولید کننده شان به عنوان فولاد سبک طبقه بندی شده اند این میله ها معمولا پشت بند سطحی مشابه با میله های تغییر شکل یافته خمش بالا دارند که استحکام پیوندشان را با بتن نشان می دهد هندسه پشت بندها نیز باید موافق با ویژگی های استاندارد میله های تغییر شکل یافته باشد تا استحکام پیوند در برابر لغزش کم بالای شکافتن بتون توسعه دهدگزارش شده است که ترکیب شیمیایی این قبیل میله های کنگره دار مطابق با ویژگی های استاندارد فولاد سبک نیست و بنابر این خیلی سبک هستندبرای عمل ترکیب موثر با بتن به علاوه میله های فولادی تقویتی شامل میله های کنگره دار باید حداقل الزامات فیزیکی و شیمیایی را رعایت کنند
یک مفهوم اساسی برای نظریه بتن آرمه بر اساس وجود پیوند کامل بین بتن و میله های تقویت شده است در نتیجه در محدودهعقل استرس لرزشی در میله ها وجود ندارد مطالعه حاضر در جهت تامین اطلاعات در خصصوص پیوند تکیه گاه میله های تقویتی که در غنا بوسیله تکه های فلز بازیافت شده کنگره دار شده اند می باشد برسی ها شامل تست های کشیدگی و میله های فولادی می باشند .
۲-طرز عمل پیوند در حالت عمومی
مطالعات بر روی استرس های پیوند برای میلگردهای مسطح و میله های تغییر شکل یافته نشان می دهد که فشار پیوند از سه جزءساخته شده است که نامیده می شوند:

۱-پیوستگی شیمیایی
۲-اصطکاک
۳-واکنش مکانیکی بین بتن و فولاد
پیوند میله های مسطح به طور عمده به پیوستگی شیمیایی و پس از لغزش به اصطکاک بستگی دارد وجود مقداری به هم زدن سبب ناصافی سطح میله می شود پیوند برای میله های تغییر شکل یافته به طور اولیه به فعالیت مکانیکی بستگی دارد تاثیر پیوستگی شیمیایی کم است و اصطکاک رخ نخواهد داد تا زمانی که لغزش بین میله و بتن میله و بتن توسعه پیدا کند پخش شدن نیروی پیوندی خارجی به داخل بتن اطراف از سطح پیوند میله فولادی تقویتی تغییر شکل یافته همره با خطری است که پوشش بتن شکاف خواهد خورد برای پخش این قبیل نیروهای پیوندی شکاف دهنده که خارج می شوند لازم است که اصول استرس کشش تولید شده به وسیله پیوند از استرس کشش نهایی برای بتن تجاوز کند .
لغزش میله های تغییر شکل یافته می تواند از دو طریق رخ دهد
۱-پشت بندها می توانند بتن را بوسیله عمل کوه گذاری شکاف دهند
۲-پشت بندها می توانند بتن را خرد کنند
مشاهده شده است که پشت بندهای با زاویه سطح(شکل۱)بین ۴۰و ۱۰۵حدودا جابه جایی مشابهی تولید می کنند (۴و۵)این به این معنی است که برای این زاویه ها اصطکاک بین سطح پشت بند و بتن در جلوگیری از حرکت نسبی در نقطه اتصال کافی می باشددر نتیجه لغزش سبب می شود تقریبا به طور کامل بتن در قسمت جلو پشت بند خرد شود وقتی بتن خرد شد مانند پودر فشرده آن در جلو پشت بندها باقی می ماند این در نتیجه تولید پشت بندهایی با زاویه ۴۰-۳۰است (شکل۱)حرکت به علاوه بستگی دارد به زاویه سطح پشت بندها زمانیکه این از حدود ۴۰تجاوز میکند به هر حال این قبیل بزرگی نمی تواند بدون ترک خوردگی طولی و متقاطع در بتن احاطه شده رخ دهد.
یک رابطه بین نیروی پیوندیfbو استرس برشیvcوجود دارد که به صورت vc=fbh/cبیان می شودhوcبه ترتیببلندی و فاصله بندی پشت بند هستند
الزامات تغییر شکل ASTMA305از قبیل h/c<0.72 > 0.057 هستند و قتی که پشت بندهای میله بلند هستند و خیلی نزدیک به استرس برشی قرار گرفته اند پایداری پیوند را تابع خود می کنند و میله کشیده می شود وقتی که فاصله بندی پشت بند بزرگتر از تقریبا ۱۰برابر بلندی پشت بند است تا یک حدی بتن خرد شده ممکن است یک گوی در جلوی پشت بند تشکیل دهند و گسیختگی به طور نرمال بوسیله شکاف خوردن بتن احاطه شده رخ می دهد .

۳ روش آزمایشگاهی
۱-۳ آرماتور
نمونه هایی از میله های ۱۲و۱۶میلیمتری از ۳تولیدکننده فولادمحلی در تمنا به نام های temaوwahomeوferrofabricبدست امده اند شکل۲نشان میدهد که منحنی استرس استرین از تست های اجرا شده بر روی میله های فولادی در یک ماشین همگانیc.Arergdenisonنتیجه شده است خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فولاد در جدول های ۱و۲تعیین شده اند جدول ۳و۴به ترتیب جزئیات هندسی بر روی میله ها و میله های تغییر شکل یافته استاندارد را نشان می دهد

۲-۳ بتن
بتن شامل سیمان پرتلندمعمولی ،ماسه رودخانه ای و سنگ های گرانیتی خرد شده با ماکزیمم اندازه ۱۲mmمی باشد این مواد با نسبتهای وزن۱:۲:۴ونسبت آب سیمان ۰٫۵۷ترکیب می شوندنمونه های پیوند و مکعب های کنترل قالب ریزی می شوند و بوسیله دیافراگم لرزاننده فشرده می شوند آنها به مدت ۲۸روز تحت رطوبت بهبود می یابند.

۳-۳ نمونه های پیوند
۱-۲میله بتن در مقطع ۱۰۰*۲۱۰mmو دازای ۵۱۰میلیمتر با میله های فولادی در کف بدون پشت بندهای تست شده تقویت می شوند بتن در مقطع پایدارمرکزی جدایی بتن را در فضای برشی از بین می برد به صورتی که در شکل۳نشان داده شده است ۱۴میله با میله های پشت بند و۳میله گرد مسطح تقویت شده است پوشش کف بتن ۳۰mmمیله ها را بدون مارپیچ باقی گذاشته است۲۱نمونه کشیده شده استوانه ای با اندازه ۱۵۰میلی متر شعاع و عمق که به طور مرکزی تقویت شده اند نیز برسی شده اند.

۴-۳ تست
۱-۴-۳میله ها
میله ها سادهدر انتهایشان حمایت می شوند و در گسیختگی با استفاده از سیستم وزن در نقطه به صورتیکه در شکل ۳نشان داده شده است تست می شوند وزن گذاری در فاصلههر۲knاندازه لغزش متوقف می شوند لغزش میله ها در دو انتهای آزاد میله ها به وسیله اندازه گیری مکانیکی اندازه گیری می شود.

۲-۴-۳ نمونه های کشیده شده
نمونه های پیوند کشیده شده در گسیختگی به وسیله عملکرد وزن کششی بیرون زدگی انتهای میله در ماشین عمومیAreydenisonتست شده اند اولین لغزش میله در انتهای آزاد بوسیلهاشل اندازه گیری اندازه گیری می شود.

معادلات نظری
در برسی کاربرد میله وزن دار شده در دونقطه میانگین استرس پیوند fbدر سرتاسر طول جاسازی شده میله فولادی بر اساس معادله استاتیک یک طرفه میله به صورت fb=p/4naبیان شده استpوزن به کار برده شده است rشعاع میله فولادی laنشان اهرم نیرودر اندازه گیری میله فولادی از مرکز میله استرس کشش در میله فولادی fsبوسیله(۲)fs=pl/2r2laتعیین می شودlطول جاسازی شده است برای نمونه کشیده شده میانگین استرس پیوند به وسیلهfb=p/2rlتعیین می شود.

۵- نتایج تست
میانگین استرس پیوند در میله بتنی در سرتاسر طول میله که در بتن در محدوده برشی جاسازی شده است تعیین شده است بنابراین آن به طور اساسی یک تست تکیه گاه را می سازد استحکام پیوند و ماکزیمم لغزش در انتهای بدون میله های فولادی به ترتیب در جدول های ۵و۶برای میله ها و نمونه های کشیده شده نشان داده شده استمنحنی های بارز میانگین استرس پیوند که روابط لغزش انتهای بدون بتن وزن را نظم داده اند در شکل های ۴و۵نشان داده شده اند.
استحکام بتن برای نمونه های تست به طور میانگین ۲۵n/mm2است

۶- بحث و نتایج تست
۱-۶خصوصیات فیزیکی و شیمیایی
نتایج مطالعات اخیر نشان داده است که استحکام خمش میله های فولادی کنگره دار شده به واسطه تکه های فلزی بازیافت شده به طور کلی تمایل دارد برای فولادهای سبک خیلی بالاباشد ترکیب شیمیایی سهم خیلی کمی در انعطاف پذیری انها دارد فاصله پشت بندها برای میله های ۱۲میلی متری از دو کارخانه به نام های temastelوwahomaکمتراز۰٫۸برابر قطر میله است و به علاوه موافق خصوصیات استاندارد بریتانیا است(۷)در حالی کهاز سومین کمپانی ferofabricبزرکتر هستند میله های ۱۶میلی متری از همه منابعموافق با ان ویژگی ها هستند ارتفاع برای همه میله ها و چگونگی شکست در تطابق با استاندارد بریتانیا برای همه میله های تغییر شکل یافته است ارتفاع پشت بندها یک پارامتر مهم برای بهم بستن های مکانیکی میله ها در زمانیکه لغزش رخ می دهد است برای میله های تست شده نسبت فاصله بندی پشت بندها نسبت به محدوده ارتفاع بین۱۱٫۵و۱۴٫۶استکه بزرگتراز ماکزیممحد۱۰استبه علاوه لغزش بتن مورد انتظار بود.

۲-۶ استحکام پیوند تکیه گاه
مقدار استحکام پیوند و ماکزیمم لغزش انتهای بدون وزن که از تست های beam و کشیدگی بدست امده است به ترتیب در شکل های ۵ و ۶ نشان داده شده است گسیختگی پیوند نمونه های پیوند تقویت شده با میله های پشت بند به طور عمده از طریق لغزش طولی و شکافتگی بتن رخ می دهد شکل ۱ نمونه beam بارز را در گسیختگی نشان می دهد همتن طور که انتظار می رفت گسیختگی میله های گرد صاف سبب لغزش یا کشیدگی بیش از حد در بتن می شود

به طور کلی نمونه های بتن کشیده شده استرس پیوند نهایی را بیشتر از میله ها توسعه داده اند به دلیل اینکه نمونه های کشیده شده با پوشش بتن بزرگتر در سرتاسر میله تقویت شده تدارک دیده شده اند میله های کوچکتر به طور استتثناییاستحکام پیوند را بیشتر از میله های بزرگتر توسعه داده اند میله های فولادی از سر کارخانه اختلاف دامنه استرس های پیوند را در حدود ۲-۰-۴٫۲n/mm2 در تست های beam و ۴-۶-۴۴n/mm2 در تست های کشیدگی نشان می دهد اختلاف استحکام پیوندشان به سبب اختلاف ارایش هندسی شان است لغزش انتهای وزن دار خیلی زود بعد از وزن گیری اغاز می شود و به طور تدریجی افزایش می یابد سرانجام شکافتگی بتن که ه طور کلی مخصوص میله های تغیر شکل یافته خمش بالاست در طول میله در انتهای وزن دار شده آغاز می شود.

شکل ۶ و ۷ میله بارزو نمونه های کشیده شده را در گسیختگی نشان می دهد نتایج تست های کشیدگی نشان می دهد که میله های کنگره دار به طور محلی می توانند استرس های پیوند بالارادر انعطاف پذیری کمشان که محدودیت بزرگی در کاربرد سازه است را توسعه دهند یک ضریب ایمنی بخشی در حدود ۲-۳باید در استحکام پیوند این میلهها در طراحی به کار برده شودمنحنی های رابطه لغزش انتهای استرس پیوند بدون وزن به صورتی که در شکل۴نشان داده شده است حرکت نسبی خیلی کمی بین بتن احاطه کننده میله های فولادی بر حسب گسیختگی پیوند میله ها است .

۷-نتیجه گیری
پایداری پیوند میله های فولادی تقویتی کنگره دار به وسیله بخش های موتوری و ماشین آلات فرسوده در غنا توسطتست های Beamوکشیدگی برسی شد میله های فولادی که به عنوان سبک طبقه بندی شده اند به طور عمده با گوشک های سطحی در جهت افزایش مقاومت پیوندشان کنگره دار شده اند قبلا در صنعت ساختمتن استفاده می شده اند تست های کشیدگی نشان می دهد که استرس های فولادبالا می تواند بدون گسیختگی تکیه گاه گسترش یابد استحکام نهایی توسعه یافته در تستBeamبه مقدار قابل توجهی پایین تر از تست کشیدگی است لغزش میله در انتهای بدون وزنش در تستBeamخیلی زود بعد از وزن گیری آغاز شده استبرای میله های ۱۶و۱۲متری که برسی شده اند خصوصیات پیوند بر طبق صنایع اختلاف دارد از تست های کشیدگی پایداری پیوند نهایی برای میله های۱۲mmبه طور میانگین۸و۷-۲و۴٫۷در نهایت استرس فولاد ۳۶۰و۳۹۸و۴۸۶به ترتیب برای temasteal،wwahoma،ferrofabric است
برای میله های۱۶mmمطابق با اعداد۷،۷٫۲،و۸٫۶است در نهایت استرس فولادبه ترتیب ۲۶۲،۲۷۰،۲۸۰استبرای هدف طراحی این مقادیر استرس پیوندی که در استرس های بالا توسعه یافته اند باید با سعی و کوششبا یک فاکتو مناسب ایمنی بین ۲و۳به کار برده شوند به سبب واقعیتی که میله های ذکر شده خیلی شکننده می باشند.

 

دانلود مقاله انگلیسی و ترجمه کامل فارسی

 

 

 

من سامان نصیری نویسنده این مقاله هستم.

تاریخ انتشار: 12 سپتامبر 2020
16 بازدید

مطالب مرتبط

دیدگاه ها

مجوزها و نمادها


logo-samandehi

پل های ارتباطی با ما …

تبریز ، بخش مقصودیه ، خیابان ارتش جنوبی، کوچه شهید شهابی ، بن بست باغچه ، پلاک ۸۷ ، طبقه 4
تلفن تماس : 04135421108-09307584802
ایمیل : entofa@gmail.com


Unit4,No87,Baghcheh Alley,South Artesh ST,Azadi ave,MAGHSUDIYEH, Tabriz, Iran
کلیه حقوق این وب سایت محفوظ می باشد . طراحی و توسعه آلسن وب    All rights reserved © 2020 Entofa