عملکرد کششی یک آستین دوغاب شده UHPC

در زمینه جهانی توسعه سبز کم کربن، ساختمان های صنعتی به دلیل ایمنی، حفاظت از محیط زیست، صرفه جویی در انرژی، راندمان بالا و سطوح پایداری مورد علاقه مهندسان هستند [1]. ساختمان های صنعتی به طور گسترده ای در ساخت و ساز، تونل ها، پل ها و سایر زمینه ها استفاده می شوند و به تدریج جایگزین سازه های بتنی سنتی ریخته گری می شوند [2]، [3]. اجزای سازه ای ساخته شده توسط اتصالات به هم متصل می شوند و الزامات بسیار بالایی برای ویژگی های استحکام، سختی و شکل پذیری اتصالات وجود دارد [4]. طراحی اتصال نامعقول یا خواص مکانیکی ضعیف به طور مستقیم بر سطوح عملکرد ایمنی و ضد آب سازه تأثیر می گذارد [5]، [6]. اتصالات موجود بین اجزای سازه بتنی پیش ساخته پیچیده و ناکارآمد است. به طور بالقوه مانع توسعه ساختمان های ساخته شده است [7]. بنابراین، حالت اتصال و ویژگی های عملکرد اتصالات باید در کاربرد گسترده سازه های مونتاژ شده در نظر گرفته شود.

روش های زیادی برای اتصال اجزای بتن پیش ساخته وجود دارد، مانند لپ میلگرد [8]، [9]، جوش میلگرد [10] و اتصالات درز میلگرد [11]. با این حال، اتصال لپ میلگرد نیاز به تزریق در محل و طول لنگر طولانی دارد، که به آسانی باعث انسداد میلگرد و مانع ساخت می شود [12]. اتصال جوش میلگرد نیاز به جوشکاری در محل دارد. با این حال، عملیات ساخت و ساز دشوار است، و کیفیت تضمین نمی شود. اتصالات میلگرد به دو دسته اتصالات مکانیکی خشک و اتصالات آستین دوغاب مرطوب تقسیم می شوند. تاسیسات اتصال مکانیکی به سطوح بالاتری از دقت نسبت به تاسیسات آستین دوغاب شده نیاز دارند، که چالشی برای اکثر سازندگان پیش ساخته [13] است. آستین های دوغاب دار به طور فزاینده ای به عنوان جایگزینی برای انواع دیگر مفاصل مورد مطالعه قرار می گیرند زیرا به دوغاب کمتری نیاز دارند.

ظرفیت باربری آستین دوغاب شده به دوغاب میلگرد و استحکام باند دوغاب و آستین بستگی دارد. عملکرد گروت نقش مهمی در عملکرد کاری آستین دوغاب دار دارد [15]، [16]، [17]. بسیاری از مطالعات تجربی نشان داده‌اند که روش‌های مختلف، مانند افزودنی‌ها و الیاف [18] و جایگزینی دوغاب‌ها، رفتارهای مکانیکی دوغاب‌های پایه سیمانی را به‌طور مؤثری افزایش می‌دهند. به عنوان مثال، لیو و همکاران. [19] دوغاب‌های مبتنی بر کپسول را برای افزایش عمر مفید آستین دوغاب‌دار با ارتقای خودترمیمی ترک‌های میکرو در دوغاب‌ها توسعه دادند. لیو و چن [20] نوع جدیدی از دوغاب های سیمانی فسفات منیزیم را با خاکستر بادی (FA) و سرباره کوره بلند دانه بندی شده (GGBS) توسعه دادند. ژانگ [21] دریافت که افزودن مقدار معینی از فیبر، مقاومت خمشی و فشاری دوغاب ها را بهبود می بخشد. Xu [22] تأثیرات عیوب دوغاب بر روی سطوح عملکرد آستین های دوغاب شده را از طریق آزمایشات مورد مطالعه قرار داد و اشاره کرد که دوغاب های پر نشده به طور قابل توجهی بر حالت شکست و عملکرد باند نمونه تأثیر می گذارد. علاوه بر این، نوع آستین بسیار مهم است. آستین های دوغاب دار تجاری رایج از چدن گره ای مانند Lenton Interlok، NMB Splice Sleeve و TTK Tops-joint ساخته شده اند. با این حال، هزینه چدن گره‌ای بالا است، و فرآوری آن پیچیده است، که منجر به تولید آستین‌های گران‌قیمت تجاری می‌شود [23]. مانند Lenton Interlok، NMB Splice Sleeve و TTK Tops-joint. با این حال، هزینه چدن گره‌ای بالا است، و فرآوری آن پیچیده است، که منجر به تولید آستین‌های گران‌قیمت تجاری می‌شود [23]. مانند Lenton Interlok، NMB Splice Sleeve و TTK Tops-joint. با این حال، هزینه چدن گره‌ای بالا است، و فرآوری آن پیچیده است، که منجر به تولید آستین‌های گران‌قیمت تجاری می‌شود [23].

برای کاهش هزینه استفاده، تولید آستین های دوغاب شده توسط لوله های فولادی بدون درز معمولی، راه حلی برای جایگزینی آستین های دوغاب دار تجاری است [24]. با این حال، سطح دیواره داخلی لوله فولادی بدون درز صاف است و عملکرد اتصال بین دوغاب ها و آستین باید در نظر گرفته شود [25]. Eniea و همکاران [26] ابتدا چهار نوع مختلف آستین دوغاب شده را با استفاده از لوله های فولادی اصلی ساخت. از زمان این آزمایش، بسیاری از محققان تلاش کرده اند تا آستین های جدید دوغاب شده ساخته شده از لوله های فولادی معمولی ایجاد کنند. برای مثال، ژنگ [27] با استفاده از لوله‌های فولادی بدون درز معمولی، نوع جدیدی از آستین دوغاب‌دار را برای تنظیم دنده‌های حلقه‌ای روی دیواره‌های داخلی هر دو انتهای آستین از طریق نورد سرد طراحی کرد. لو و همکاران [7] یک آستین دوغاب دار با گوه (GSW) و یک آستین دوغاب دار با گوه و نخ (GSWT) ایجاد کرد. صیادی و همکاران [28] پیچ ها را روی آستین های دوغاب شده نصب کرد و آنها را روی تیرها اعمال کرد. لینگ و همکاران [29] یک آستین میله جوشی (WBS) و آستین سر مخروطی (THS) ایجاد کرد. رحمان و همکاران [30] یک آستین دوغاب شده مربعی با یک دنده فولادی در یک موقعیت خاص روی آستین ایجاد کرد. هنین و همکاران [13] ویژگی‌های کششی تک محوری آستین رزوه‌دار دیواره داخلی را بررسی کرد و دریافت که عمق نخ 1/8 ضخامت آستین برای جلوگیری از لیز خوردن دوغاب‌ها از آستین کافی است.

به طور خلاصه، روش‌های مختلف بالغ و مؤثری برای ایجاد استحکام باند میلگرد – دوغاب و آستین – گروت آستین‌های لوله‌های فولادی بدون درز وجود دارد. با این حال، بیشتر این مطالعات شامل قطر میلگرد 12 تا 25 میلی متر در آستین های دوغاب شده با قطر کوچک است. این آستین های دوغاب دار با قطر کم بیشتر برای سازه های ساخته شده در پروژه های ساخت و ساز مسکن مناسب هستند. با در نظر گرفتن عواملی مانند استحکام نقاط اتصال و سهولت ساخت، استفاده از آستین های دوغاب دار ممکن است در آینده برای سازه های پیش ساخته بزرگ یا بلند مانند سازه های تونلی قاب پیش ساخته محدود شود (شکل 1). مشخصات وزن و حجم این اجزای ساخته شده به طور کلی بسیار بزرگتر از سازه های ساختمانی است. آستین دوغاب شده باید به میلگرد با قطر بزرگ متصل شود تا کیفیت مکانیکی اتصالات ساختاری پیش ساخته بهبود یابد. میلگرد با قطر بزرگ برای سطوح عملکرد اتصال میلگرد – گروت و دوغاب – آستین برای آستین دوغاب شده الزامات بالایی دارد.

در این مطالعه، یک آستین دوغاب شده بتنی با کارایی بسیار بالا (UHPC) با یک لوله فولادی بدون درز با قطر بزرگ با رزوه و پیچ طراحی شد. از طریق یک سری آزمایش کششی، سطوح عملکرد پیوند سه گروت در آستین بررسی شد. اثرات قطر میلگرد و طول لنگر و پیچ و مهره و رزوه بر عملکرد اتصال آستین دوغاب شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نسبت تسلیم Ry _، نسبت استحکام Rs ، نسبت شکل پذیری Rd _و نسبت ظرفیت لوله Rc برای ارزیابی _عملکرد کاری آستین دوغاب شده استفاده شد _.