نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ...

16
ﻧﺸﺮﯾﻪ ﻋﻠﻤﯽ- ﭘﮋوﻫﺸﯽ» و ﺳﺎﺧﺖ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﺎزه« اﻧﺠﻤﻦ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﺎزه اﯾﺮان ﺳﺎل--- ، ﺷﻤﺎره- ، ---- ---- 1 ﺑﺮرﺳ رﻓﺘﺎر ﺑﺮﺷ ﯿ ﺮﻫﺎ ي ﺑﺘﻨ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه از ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﺑﺎز ﺎﻓﺘ ﺣﻤ ﯿ ﺪرﺿﺎ ﭼﺎﺑﮑ1 ، ﻣﻨﺼﻮر ﻗﻠﻌﻪ ﻧﻮ ي2 * ، آرش ﮐﺮ ﭘﻮر3 ، ﻣﺤﺴﻦ ﺧﻄ ﯿ ﯿ4 1 - داﻧﺸﺠﻮ ي ﮐﺎرﺷﻨﺎﺳ ارﺷﺪ ﺳﺎزه، ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳ ﻋﻤﺮان، داﻧﺸﮑﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳ، داﻧﺸﮕﺎه ﺑ ﯿ ﺮﺟﻨﺪ، ﯿ ﺮﺟﻨﺪ، ا ﺮان2 - داﻧﺸ ﯿ ﺎر ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳ ﻋﻤﺮان، داﻧﺸﮑﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳ، داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳ ﻣﺸﻬﺪ، ﻣﺸﻬﺪ، ا ﺮان3 - ﮐﺎرﺷﻨﺎس ارﺷﺪ ﺳﺎزه، ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳ ﻋﻤﺮان، داﻧﺸﮑﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳ، داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳ ﻣﺸﻬﺪ، ﻣﺸﻬﺪ، ا ﺮان4 - داﻧﺸﯿﺎر ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳ ﻋﻤﺮان، داﻧﺸﮑ ﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳ، داﻧﺸﮕﺎه ﺑ ﯿ ﺮﺟﻨﺪ، ﯿ ﺮﺟﻨﺪ، ا ﺮان ﭼﮑﯿﺪه ﺣﻔﻆ ﻣﺤ ﯿ ز ﺴﺖ و ﮐﺎﻫﺶ ﻣ ﯿ ﺰان ﻣﺼﺎﻟﺢ دورر در ﻃﺒ ﯿ ﻌﺖ از ﻣﻮﺿﻮﻋﺎت ﺑﺴ ﯿ ﺎر ﻣﻬﻢ اﺳﺖ. اﻣﺮوزه ﻣﺴﺌﻠﻪ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﺎز ﺎﻓﺘ ﺣﺎﺻﻞ از ﺗﺨﺮ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎ ي ﻓﺮﺳﻮده و اﺳﺘﻔﺎده ﻣﺠﺪد از ا ﻣﺼﺎﻟﺢ در ﺳﺎﺧﺖ ﺑﺘﻦ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. در ا ﺑﺮرﺳ اﺛﺮ اﻓﺰودن ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺣﺎﺻﻞ از ﺗﺨﺮ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ در ﺗﻬ ﯿ ﻣﺨﻠﻮط ﺑﺘﻦ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. در ا ﺑﺮرﺳ9 ﻋﺪد ﺗ ﯿ ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ ﺑﻪ ﻋﺮض ﻣﻘﻄﻊ150 ﯿ ﯿ ﻤﺘﺮ، ارﺗﻔﺎع200 ﯿ ﯿ ﻤﺘﺮ و ﻃﻮل1500 ﯿ ﯿ ﻤﺘﺮ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪ. در ﺳﺎﺧﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ از ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﺑﺎزﯾ ﺎﻓﺘ ﺑﻪ ﺗﺮﺗ ﯿﺐ ﺑﺎ ﻣﻘﺪار% 0 ، 50 % و100 % ﺟﺎ ﮕﺰ ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﻃﺒ ﯿ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺗﺤﺖ اﻧﺠﺎم آزﻣﺎ ﺧﻤﺶ ﭼﻬﺎرﻧﻘﻄﻪ ا ي اﺳﺘﺎﺗ ﯿ ﺑﺮرﺳ ﺷﺪﻧﺪ. ﻫﺪف از اﻧﺠﺎم ا آزﻣﺎ ﺶ، ﺑﺮرﺳ رﻓﺘﺎر ﺑﺮﺷﯽ ﯿ ﺮﻫﺎ ي ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه از درﺻﺪ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﺑﺎز ﺎﻓﺘ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ اﺛﺮ ﻓﺎﺻﻠﻪ آرﻣﺎﺗﻮر ﻋﺮﺿ اﺳﺖ. ﺗﻐ ﯿﯿ ﻣﮑﺎن وﺳﻂ ﺗ ﯿ ﺮ، ﯿ ﺮو ي ﺑﺮﺷ- ﺗﻐ ﯿﯿ ﻣﮑﺎن، ﻧ ﯿ ﺮو ي ﺑﺮﺷ- ﮐﺮﻧﺶ و ﮔﺴﺘﺮش ﺗﺮك ﻫﺎي ﺑﺮﺷ از ﻣﻮارد ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳ ﺑﻮده اﺳﺖ. از ا رو، ﺑﺎ ﺑﺮرﺳ ﻧﺘﺎ دﺳﺖ آﻣﺪه از ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت آزﻣﺎ ﺸﮕﺎﻫ ﺑﻪ ﺑﺮرﺳ رﻓﺘﺎر ﺑﺮﺷ ﯿ ﺮﻫﺎ ي ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ دارا ي ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﺑﺎز ﺎﻓﺘ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. اﻓﺰون ﺑﺮ ا ﻧﺘﺎ دﺳﺖ آﻣﺪه از ﻇﺮﻓ ﯿ ﺑﺮﺷ ﻧﻤ ﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﺎ رواﺑﻂ اراﺋﻪ ﺷﺪه در آ ﯾﯿ ﻧﺎﻣﻪCSA-A23 ، ACI318- 08 وEurocode 2 ﻣﻘﺎ ﺴﻪ ﺷﺪ. ﻧﺘﺎ دﺳﺖ آﻣﺪه از ا ﺑﺮرﺳ ﻧﺸﺎن ﻣ دﻫﺪ ﮐﻪ اﺧﺘﻼف ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ ا ي در رﻓﺘﺎر ﺑﺮﺷ ﯿ ﺮﻫﺎ ي ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه از ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﺑﺎز ﺎﻓﺘ و ﻃﺒ ﯿ وﺟﻮد دارد. ﮐﻠﻤﺎت ﮐﻠﯿﺪي: ﻇﺮﻓ ﯿ ﺑﺮﺷ، ﯿ ﺮﻫﺎ ي ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ، ﺳﻨﮕﺪاﻧﻪ ﺑﺎز ﺎﻓﺘ، ﺗﺮك ﺧﻮردﮔ ، ﺧﻤﺶ ﭼﻬﺎرﻧﻘﻄﻪ اي* ﻧﻮﯾﺴﻨﺪه ﻣﺴﺌﻮل: ﻣﻨﺼﻮر ﻗﻠﻌﻪ ﻧﻮ ي ﭘﺴﺖ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮑﯽ:[email protected] ﺗﺎرﯾﺦ درﯾﺎﻓﺖ ﻣﻘﺎﻟﻪ:00 / 00 / 0000 ، ﺗﺎرﯾﺦ ﭘﺬﯾﺮش ﻣﻘﺎﻟﻪ:00 / 00 / 0000

Upload: others

Post on 11-Aug-2021

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

1

یافتیساخته شده از سنگدانه باز یبتن يرهایت یرفتار برش یبررس

4این یبی، محسن خط3پور یمی، آرش کر*2ي، منصور قلعه نو1یچابک درضایحم

رانیا رجند،یب رجند،یدانشگاه ب ،یعمران، دانشکده مهندس یارشد سازه، گروه مهندس یکارشناس يدانشجو-1 رانیمشهد، مشهد، ا یدانشگاه فردوس ،یعمران، دانشکده مهندس یگروه مهندس اریدانش-2

رانیمشهد، مشهد، ا یدانشگاه فردوس ،یعمران، دانشکده مهندس یکارشناس ارشد سازه، گروه مهندس-3 رانیا رجند،یب رجند،یدانشگاه ب ،یده مهندسعمران، دانشک یگروه مهندس دانشیار-4

چکیدهحاصل یافتیمهم است. امروزه مسئله استفاده از مصالح باز اریاز موضوعات بس عتیدر طب زیمصالح دورر زانیو کاهش م ستیز طیحفظ مح

اثر افزودن یبررس نیمصالح در ساخت بتن مورد توجه قرار گرفته است. در ا نیفرسوده و استفاده مجدد از ا يهاساختمان بیاز تخربتن مسلح به ریعدد ت 9 یبررس نیمخلوط بتن مطالعه شده است. در ا هیها به عنوان سنگدانه در تهساختمان بیمصالح حاصل از تخر

با یببه ترت یافتبازی سنگدانه از هاساخته شد. در ساخت نمونه متریلیم 1500و طول متریلیم 200ارتفاع متر،یلیم 150عرض مقطع یبررس یکیاستات ياخمش چهارنقطه شیها تحت انجام آزمااستفاده شده است. نمونه یعیطب سنگدانه نیگزیجا %100و % 50، 0%مقدار

با در نظر گرفتن اثر فاصله یافتیساخته شده از درصد مختلف سنگدانه باز يرهایت برشی رفتار یبررس ش،یآزما نیشدند. هدف از انجام ا یاز موارد مورد بررس یبرش هايکرنش و گسترش ترك-یبرش يرویمکان، ن رییتغ-یبرش يروین ر،یمکان وسط ت رییاست. تغ یآرماتور عرض

یافتیسنگدانه باز يبتن مسلح دارا يرهایت یرفتار برش یبه بررس یشگاهیدست آمده از مطالعات آزماهب جینتا یرو، با بررس نیبوده است. از ا-CSA-A23 ،ACI318نامه نییها با روابط ارائه شده در آونهنم یبرش تیدست آمده از ظرف هب جینتا نیپرداخته شده است. افزون بر ا

يرهایت یدر رفتار برش ياکه اختلاف قابل ملاحظه دهدینشان م یبررس نیدست آمده از ا هب جیشد. نتا سهیمقا Eurocode 2و 08 وجود دارد. یعیو طب یافتیساخته شده از سنگدانه باز

اي، خمش چهارنقطهیترك خوردگ ،یافتیبتن مسلح، سنگدانه باز يرهایت ،یبرش تیظرف :کلیدي کلمات

يمنصور قلعه نومسئول: نویسنده* [email protected] پست الکترونیکی:

00/00/0000تاریخ پذیرش مقاله: ، 00/00/0000تاریخ دریافت مقاله:

Page 2: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

2

مقدمه -1

یفراوان يهدف کارها نیبه ا دنیرس يدور مورد توجه بوده و برا يهاو ساختارها از زمان ندهاینمودن فرآ يو اقتصاد يسازنهیبه یساختمان يهاو نخانه عاتیها، متاسفانه شاهد انباشته شدن ضااختمان و رشد روزافزون ساخت سازهصنعت س شرفتیصورت گرفته است. با پ

موضوع نیا گرید يدر بر نخواهد داشت. از سو يگرید زیکشور و هدررفت منابع، چ يهاهیبردن سرما نیم که جز از بیهست یعیدر سطح وس یافتیموضوع، مصالح باز نیحل ا يدر برا ریاخ يهاسالدهد. در یخود قرار م ریتحت تاث زیرا ن ستیز طیمح م،یمستق ریو غ میبه صورت مستق

يبه عنوان سنگدانه به جا یعاتیضا يهاز خرد شدن بتنا یافتیبتن باز هیشده است. به منظور ته یمعرف یافتیرا با عنوان بتن باز ینینواست. رهیسنگ، آجر و غ ک،یسرام ،یکاش ،یمانیس ،یها شامل مصالح گچسازه بیشود. مصالح حاصل از تخریاستفاده م یعیطب يهاسنگدانه

علم شرفتی. امروزه با توجه به پشوندیرها م ستیز طیحمل شده و در مح یمناطق مسکون رونیساختمان به ب بیمصالح بعد از تخر نیامختلف يهااندازه يلح دارامصا نیمصالح در ساخت بتن شده است. ا نیمصالح و استفاده مجدد از ا نیا افتیبه باز ياتوجه قابل ملاحظه

استفاده کرد. گدانهسن ایو مانیس نیگزیاز آنها به عنوان جا توانیهستند و م

در بتن یعیطب يهاسنگدانه نیگزیبه عنوان جا یافتیمصالح باز نیاستفاده از ا ينهیدر زم ییهایبررس ریاخ يهارو، در سال نیا ازکمتر یعیطب يهااز سنگدانه یافتیباز يهاسنگدانه يدهد که اثرگذاریها نشان میبررس نیآمده از ادست هب جی. نتا]1-8[انجام شده است

تخلخل زانیآنها و م آبها، نسبت جذب سنگدانه ژهیسطح و مان،یس ریها با خمواکنش سنگدانه رییتوان به تغیموضوع را م نیاست. علت ا یکیدر مشخصات مکان یمنف ریباعث تاث ندتوایامر م نیدانست. هم یعیسنگدانه طب يجاه ب یافتیاستفاده از سنگدانه باز لیشده بدل جادیا

یکیمقاومت مکان شیبه منظور افزا يادیز يهایرو بررس نی. از ا]9-11[نفوذ هوا و مقاومت بتن شود زانیم ،ییکارآ ریبتن ساخته شده نظمقاومت و رفتار شیافزا يرا برا يدیجد هی، نظر]10[و هماکارانش یتوسط انجام شده است. ش یافتیباز يهاساخته شده از سنگدانه يرهایت ،یافتیباز يهاانهاستفاده از سنگد لیدر بتن بدل جادیرو به منظور جبران ضعف ا نیارائه دادند. از ا یافتیباز هسنگدان يدارا یبتن يرهایت یکیزیف

در آب قبل از استفاده ساندنی، خ]12[ها سنگدانه يساز هچکپاریشکن به منظور استفاده از دستگاه سنگ رینظ نیتوسط محقق ییهاروششده است. با توجه به شنهادیپ رهیو غ ]17[، دوغاب پوزولان ]16و 15[و باردارکردن سنگدانه ها مریپل ونیمولسا، ]14و 13[در بتن

يهااستفاده از سنگدانه ياثرگذار شیافزا يروش برا نیقبل از استفاده در بتن موثر آبدر ساندنیگفت که خ توانیانجام شده م يهایبررس است. مانیس ریدر خم یافتیباز

یافتیسنگدانه باز يو جذب آب بتن دارا یکیدر خصوص رفتار مکان ییهایبررس ]19[ یو رمل یو اسلام ]18[و همکارانش میت دایبهبود پ شوندیقرار داده م دیدر اس یافتیباز يهاکه سنگدانه یزمان مانیجذب آّب س زانیداده که م نشان يهایبررس جیانجام دادند. نتا

بوده يااستوانه يهاه و سفت شده با استفاده از نمونهتاز یافتیسنگدانه باز يمشخصات بتن دارا يمنتشر شده بر رو قاتیتحق شتری. بکندیمبا توجه به جهی. در نت]25-20[انجام شده است ریت رینظ ییها در ساخت اعضابتن نگونهیا يارفتار سازه يبر رو یبررس یاست. تعداد کم

است. ازیمورد ن یافتیسنگدانه باز يدارا یبتن يرهایت يابر رفتار سازه ينظر داشتنانجام شده، يهایبررس

طراح کیمعروف است (EMV)می روش که به روش حج نیکردند. در ا شنهادیروش معادل پ کی ]26[فازل و همکاران یفاطبتن يروش نشان داد که ظرفیت فشار نیآمده از ا به دستارائه شده است. نتایج یافتیسنگدانه باز يساخت بتن دارا يبرا ژهیو یبیترکرا مورد مطالعه قرار میسیلیاثر افزودن س ]27[فونتبا و همکاران يچو ن،یاست. افزون بر ا یمعمول نکمتر از بت یافتیسنگدانه باز يدارا

بتن نیحالت ب نیدر ا ینشان داد که تفاوت قابل توجه یافتیسنگدانه باز نیگزجای ٪50با ریهشت ت یبرش تیظرف یبررس نیدادند. طبق ا کند. یم دایپ ياملاحظه کاهش قابل یترك خوردگ سیلیبا افزودن س یوجود ندارد ول یافتیو بتن ساخته شده از سنگدانه باز یمعمول

کشش جادیبا ا رد،یگیتحت خمش قرار م یبتن ریت کیکه ی. هنگامشودیم یبتن ياعضا یبتن در کشش باعث ترك خوردگ ضعف هايترك ،هاگاههیتکدر اطراف یکشش دانیم جادیبار و ا شی. با افزاردگییدر وسط دهانه شکل م یخمش هايترك ر،یت یدر قسمت تحتان

هاکرده و عرض ترك دایبار گسترش پ شیبا افزا یخوردگ. تركکندیشروع به شکل گرفتن م یتنش کشش دانیبا توجه به م یو برش لیما. شودیاز آرماتورها استفاده م یناگهان یختگیاز گس يریو جلوگ یمقاومت کشش شی. به منظور افزاشودیم ختهیگس ریت تی. در نهاشودیم ادزی

Page 3: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

3

نیبهتر يآرماتورگذار ی. زمانشودیم یاز شکست ترد و ناگهان يریو جلوگ یبرش هايترك ضباعث کاهش عر یعرض يماتورهااستفاده از آر به هاقرار دادن خاموت ،ییدرجه قطع کند. در مسائل اجرا 90 هیدارد که آرماتور ترك را با زاو هایعملکرد را در کاهش عرض ترك خوردگ

ممکن است. ریغ بایدرجه قطع کند تقر 90 هزاوی با را هاکه تمام ترك نحوي

شده بود تا حدودي خردآجر و سیمان خردههاي بازیافتی که مرجع تهیه آنها دانههاي پیشین اثر استفاده از سنگسیبا توجه به برراین رو، در این زیابی قرار نگرفت. از مشخص شد. با این وجود اثر فاصله آرماتور و استفاده از سایر منابع حاصل از تخریب ساختمان مورد ار

هاي شکسته شده حاصل از نماي یک ساختمان قدیمی تخریب شده به عنوان سنگدانه و همچنین اثر فاصله آرماتورهاي بررسی از سنگ عرضی مورد ارزیابی قرار گرفت.

روابط حاکم بر تعیین ظرفیت برشی -2

، ]23A-CSA ]28هاي نامهش ها با روابط ارائه شده در آیینآمده از آزمای دست هبدر این بررسی بعد از انجام آزمایش، نتایج 08-318ACI ]29[ 2وEurocode ]30[ و مکانیک شکست براي تعیین ظرفیت برشی مورد مقایسه قرار گرفت. ظرفیت برشی تیر بتن مسلح

. ]28[شود بصورت زیر محاسبه می CSA-A23مطابق آیین نامه

)1( 𝑉𝑉𝑟𝑟 = 𝑉𝑉𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑠𝑠 + 𝑉𝑉𝑝𝑝

نباید بیشتر از مقدار زیر باشد: 𝑉𝑉𝑟𝑟پارامترهاي مقاومت برشی عضو است،که 𝑉𝑉𝑝𝑝و 𝑉𝑉𝑟𝑟 ،𝑉𝑉𝑐𝑐 ،𝑉𝑉𝑠𝑠در این رابطه

)2( 𝑉𝑉𝑟𝑟.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 0.25𝜑𝜑𝑐𝑐𝑓𝑓𝑐𝑐′𝑏𝑏𝑤𝑤𝑑𝑑𝑣𝑣 + 𝑉𝑉𝑝𝑝

ارتفاع موثر مقطع نمونه است 𝑑𝑑𝑣𝑣عرض مقطع نمونه (میلیمتر)، 𝑏𝑏𝑤𝑤مقاومت فشاري بتن(مگا پاسکال)، ′𝑓𝑓𝑐𝑐ضریب مقاومت بتن 𝜑𝜑𝑐𝑐که در آن آید :می تدس هباز رابطه زیر 𝑉𝑉𝑐𝑐ارتفاع مقطع) می باشد. افزون بر این، مقدار h0,72 )hو d0,9که برابر با بیشینه مقدار

)3( 𝑉𝑉𝑐𝑐 = 𝜑𝜑𝑐𝑐𝜆𝜆𝜆𝜆� 𝑓𝑓𝑐𝑐′𝑏𝑏𝑤𝑤𝑑𝑑𝑣𝑣

8در این رابطه 𝑉𝑉𝑐𝑐باشند. حداکثر مجاز به ترتیب ضرایب تعیین بتن کم تراکم و مقاومت برشی بتن ترك خورده می 𝜆𝜆و 𝜆𝜆که در این رابطه آید.می تدسهباز رابطه زیر 𝑉𝑉𝑠𝑠مگا پاسکال است. براي اعضا داراي ارماتور برشی مقدار

)4( 𝑉𝑉𝑠𝑠 =𝜑𝜑𝑐𝑐𝐴𝐴𝑣𝑣𝑓𝑓𝑦𝑦𝑑𝑑𝑣𝑣 cot𝜃𝜃

𝑆𝑆

𝐴𝐴𝑣𝑣 ،(میلیمتر مربع)مساحت آرماتور برشی𝑓𝑓𝑦𝑦 ،(مگا پاسکال)مقاومت تسلیم فولاد برشی𝜃𝜃 زاویه مورب تنش فشاري محور طولی عضو وS برابر است با: (𝐴𝐴𝑣𝑣)باشد که فاصله آرماتور عرضی (میلیمتر) می

)5( 𝐴𝐴𝑣𝑣 = 0.06� 𝑓𝑓𝑐𝑐′𝑏𝑏𝑤𝑤𝑠𝑠𝑓𝑓𝑦𝑦

:]29[آیدمی تدس هببصورت زیر 2Eurocode-05نامه ظرفیت برشی تیر بتن مسلح مطابق آیین

)6( 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝 = �𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 < 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚max(𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐;𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐) ≤ 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 ≥ 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

آرماتورهايمقاومت برشی تیر بتن مسلح (نیوتن)، مقاومت برشی بتن (نیوتن)، مقاومت برشی به ترتیب 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚و 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝 ،𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 ،𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠که آیند: می تدس هب) بصورت زیر 6باشند.پارامترهاي موجود در رابطه (عرضی (نیوتن)و مقدار حداکثر مجاز مقاومت برشی مجاز (نیوتن) می

Page 4: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

4

)7( 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 = 𝑘𝑘𝑣𝑣�𝑓𝑓𝑐𝑐𝑧𝑧𝑏𝑏𝑤𝑤 )8( 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 =

𝐴𝐴𝑠𝑠𝑤𝑤𝑆𝑆

𝑧𝑧𝑓𝑓𝑦𝑦𝑤𝑤 cot𝜃𝜃

)9( 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝑘𝑘𝜀𝜀𝜂𝜂𝑓𝑓𝑐𝑐𝑓𝑓𝑐𝑐𝑧𝑧𝑏𝑏𝑤𝑤𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝜃𝜃𝑠𝑠𝑓𝑓𝑠𝑠𝜃𝜃

فاصله آرماتورهاي Sعرضی(میلیمتر) و آرماتورهايمساحت 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑤𝑤عرض مقطع (میلیمتر)، 𝑏𝑏𝑤𝑤(میلیمتر)، d0.9 بابرابر است 𝑧𝑧که آیند: می تدس هبو سایر پارامترها با روابط زیر باشند عرضی (میلیمتر) می

)10( 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝 = �𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 < 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚max(𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐;𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐) ≤ 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑐𝑐 + 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑠𝑠 ≥ 𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

)11( 𝑘𝑘𝑝𝑝𝑑𝑑 =32

16 + 𝑑𝑑𝑑𝑑≥ 0.75

)12( 𝑘𝑘𝑣𝑣 =

⎩⎪⎨

⎪⎧=

0.41 + 1500𝜀𝜀𝑚𝑚

× 13001000 + 𝑘𝑘𝑝𝑝𝑑𝑑𝑧𝑧

𝑠𝑠𝑓𝑓 𝜌𝜌𝑤𝑤 = 0

=0.4

1 + 1500𝜀𝜀𝑚𝑚× (1 −

𝑉𝑉𝜀𝜀.𝑡𝑡𝑝𝑝𝑠𝑠𝑡𝑡

𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚.𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝≥ 0 𝑠𝑠𝑓𝑓 𝜌𝜌𝑤𝑤 ≥ 0.08�𝑓𝑓𝑐𝑐/𝑓𝑓𝑦𝑦𝑤𝑤

)13( 𝜃𝜃 = 200 + 10000𝜀𝜀𝑚𝑚

)14( 𝜀𝜀𝑚𝑚 =𝑉𝑉𝐸𝐸.𝑡𝑡𝑝𝑝𝑠𝑠𝑡𝑡 �

𝑑𝑑2 �

𝑎𝑎𝑑𝑑 − 1� + 1�

2𝐸𝐸𝑠𝑠𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠

)15( 𝜀𝜀1 = 𝜀𝜀𝑚𝑚 + (𝜀𝜀𝑚𝑚 + 0.002)𝑠𝑠𝑓𝑓𝑐𝑐2𝜃𝜃

)16( 𝑘𝑘𝜀𝜀 =1

1.2 + 55𝜀𝜀1≤ 0.65

)17( 𝜂𝜂𝑓𝑓𝑐𝑐 = �30𝑓𝑓𝑐𝑐�1/3

≤ 1.0

𝑑𝑑𝑑𝑑و مدول الاستیسیته فولاد عرضی (نیوتن بر میلیمتر مربع) 𝐸𝐸𝑠𝑠میلیمتر)، -کرنش طولی در میانه عمق تیر (میلیمتر 𝜀𝜀𝑚𝑚که باشند.بزرگترین قطر سنگدانه (میلیمتر) می

مقاومت برشی تیرهاي بتنی تقویت شده با فولاد عرضی مطابق فرمول زیر حساب ACI 318همچنین بر اساس آیین نامه : ]30[شودمی)18( 𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑠𝑠 + 𝑉𝑉𝑐𝑐 )19( 𝑉𝑉𝑠𝑠 = 𝑠𝑠𝐴𝐴𝑣𝑣𝑓𝑓𝑠𝑠 =

𝜌𝜌𝑆𝑆𝐴𝐴𝑣𝑣𝑓𝑓𝑠𝑠 =

𝐴𝐴𝑣𝑣𝑓𝑓𝑠𝑠𝑡𝑡𝑑𝑑𝑠𝑠

)20( 𝑉𝑉𝑐𝑐 = (0.6�𝑓𝑓𝑐𝑐′ + 2500𝜌𝜌𝑤𝑤𝑉𝑉𝑢𝑢𝑑𝑑𝑀𝑀𝑢𝑢

)𝑏𝑏𝑤𝑤𝑑𝑑 ≤ 0.29�𝑓𝑓𝑐𝑐′𝑏𝑏𝑤𝑤𝑑𝑑

فاصله آرماتور عرضی 𝑠𝑠عرضی( مگا پاسکال)، آرماتورتنش تسلیم 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑡𝑡عرضی (میلیمتر مربع) ، آرماتورمساحت 𝐴𝐴𝑣𝑣که در آن باشندمیلیمتر) می -ر در وسط دهانه (نیوتنگبه ترتیب نیروي برشی و لن 𝑀𝑀𝑢𝑢و 𝑉𝑉𝑢𝑢نسبت آرماتور عرضی ، 𝜌𝜌𝑤𝑤(میلیمتر)،

هامشخصات مصالح و هندسه نمونه -3

سنگدانه ها -1-3سنگدانه طبیعی تهیه شده از رودخانه و سنگدانه بازیافتی حاصل از تخریب نماي یک ساختمان در ساخت در این بررسی از دو نوع

) 1ها استفاده شد. در شکل (در ساخت نمونه % 100و 50، 0هاي بازیافتی با سه مقدار درصد جایگزینی ها استفاده شده است. سنگدانهونهنمها در سه طرح اختلاط طبیعی و بازیافتی نشان داده شده است. همچنین منحنی دانه بندي این سنگدانهاي از سنگدانه ترتیب نمونه ه) ب2و (

باشند. هم نزدیک میه بندي بها از لحاظ دانه) نشان داده شده است. همانطور که مشخص است سنگدانه3با درصد جایگزینی مختلف در شکل (

Page 5: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

5

ترتیب در جدول ه هاي تهیه شده مشخصات فیزیکی و شیمیایی آنها مورد بررسی قرار گرفت و بها در نمونهبه منظور بررسی رفتار سنگدانهبه کمک اشعه ایکس انجام شد و ترکیبات سازنده XRD 1ها با انجام آزمایش این ترکیبات شیمیایی این سنگدانه) ارائه شد. افزون بر 2) و (1(

) نشان داده شده است. 4کل (آنها مورد بررسی قرار گرفت نتایج این بررسی در ش

: سنگدانه بازیافتی2شکل : سنگدانه طبیعی1شکل

: منحنی دانه بندي سنگدانه ها3شکل مشخصات فیزیکی سنگدانه ها: 1جدول

چکالی ظاهري نوع سنگدانه(g/cm3)

مدول بالک (g/cm3)

شاخص سختی (%wt)جذب آب (%)

تخلخل(%)

88/3 0/31 441/1 65/2 76/2 طبیعی 99/2 2/49 185/1 59/2 67/2 1بازیافتی نوع 76/3 1/46 519/1 56/2 66/2 2بازیافتی نوع

مشخصات شیمیایی سنگدانه ها: 2جدول

مشخصات اجزا نوع سنگدانه ها

2بازیافتی نوع 1بازیافتی نوع طبیعیCa(Co3) (%) 1/72 - -

Sio2 (%) 9/27 - - Ca Mg(Co3)2 (%) - 100 - Ca Mg(Co3) (%) - - 100

100 100 100 میزان امشخصات انکسار (%) 12/25 58/18 23/22 تابش پس زمینه (%) 88/74 42/81 77/77 بیشینه انکسار (%)

15/47 15/53 08/16 بیشینه مساحت زیر سطح انتخاب شده (%) - - 10/11 (کلسیم کربنات کلسید) (%) Aبیشینه مساحت فاز

- - 99/4 (سیلیکون اکسید) (%) 2بیشینه مساحت فاز 15/47 15/53 - (کلسیم مگنسیوم کربنات) (%) Aبیشینه مساحت فاز

1 X-Ray Diffraction Analysis

Page 6: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

6

(ب) (الف)

(ج)

سنگدانه الف) سنگدانه طبیعی، ب) سنگدانه بازیافتی نوع اول و ج) سنگدانه بازیافتی نوع دوم XRD: آزمایش 4شکل

بتن -2-3

ها، ) ارائه شده است. هنگام بتن ریزي نمونه3. طرح اختلاط بتن مورد نظر در جدول (تهیه بتن از سیمان تیپ سه استفاده شد درها، سه نمونه جهت تعیین متر از هر نمونه اصلی تهیه شد. از بین این نمونهمیلی 300متر و ارتفاع میلی 150اي به قطر شش نمونه استوانه

ر گرفته ظسه نمونه براي تعیین مقاومت کششی استفاده شد. یک نمونه به عنوان نمونه شاهد و فاقد سنگدانه بازیافتی در ن مقاومت فشاري واضافه شد. در این جایگزینی مقدار سیمان و نسبت آب به %100و %50جایگزینی شد. در دو طرح اختلاط دیگر سنگدانه بازیافتی با درصد

ها کنترل کمک فوق روان کننده اسلامپ نمونهته شد و براي جلوگیري از افت مقاومت فشاري بتن به در نظر گرف 0,41مان ثابت و برابر سی .شد دانهمقدار درشت نیگزی% جا 100و %50، %0 ینیگزجای درصد با و بوده دانهاز نوع درشت یافتیسنگدانه بازقابل ذکر است که . شد

طرح اختلاط بتن :3جدولKg)آب نام نمونه

𝑚𝑚3) سیمان(Kg𝑚𝑚3) سنگدانه بازیافتی(Kg

𝑚𝑚3) درشتدانه طبیعی(Kg𝑚𝑚3) ریز دانه طبیعی(Kg

𝑚𝑚3) 100RA 165 400 0 840 950 50RA 165 400 420 420 950 0RA 165 400 840 0 950

Page 7: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

7

اي تحت آزمایش فشار قرار داده شد. ي استوانههاي مورد نظر، از هر نمونه، سه عدد نمونهبراي حصول اطمینان از مقاومت نمونهدست آمده از آزمایش اي از هر نمونه اصلی، به عنوان مقاومت فشاري آن نمونه منظور شد. نتایج بهي استوانهمتوسط مقاومت فشاري سه نمونه

) ارائه شده است.4ها در جدول (مقاومت فشاري نمونه

هاتست مقاومت فشاري نمونه :4جدول

نام نمونه (MPa)مقاومت فشاري نمونه ها

ضریب انحراف از میانگین (MPa)متوسط مقاومت فشاري ي سوماستوانه ي دوماستوانه ي اولاستوانه

100RA-WTD 35 33 37 0/35 63/1 100RA-20TD 39 35 38 3/37 69/1 100RA-10TD 34 38 36 0/36 63/1 50RA-WTD 35 33 37 0/35 63/1 50RA-20TD 36 37 35 0/35 81/0 50RA-10TD 36 37 35 0/35 81/0 0RA-WTD 40 40 38 3/39 94/0 0RA-20TD 35 37 39 3/37 63/1 0RA-10TD 36 36 35 6/35 47/0

میلگرد -3-3

استفاده شد. متر میلی 8متر و میلی 10متر، میلی 20ترتیب ها از میلگردهاي کششی، فشاري و عرضی با قطر ثابت بهدر تمام نمونه)، از هر قطر میلگرد سه نمونه تحت آزمایش کشش بررسی شدند. از هر اندازه 5براي تعیین مشخصات میلگردهاي مورد استفاده مطابق شکل (

دست آمده، در همورد آزمایش قرار گرفتند که میانگین مشخصات مکانیکی ب DIN EN 10 002میلگرد مصرفی، سه نمونه تحت استاندارد ) ارائه شده است. 5جدول (

: دستگاه کشش آرماتور5شکل

نتایج آزمایش میلگرد :5جدول قطرآرماتور

)mm( مقاومت تسلیم

)MPa( مقاومت نهایی

)MPa( کرنش تسلیم

% کرنش نهایی

% مدول الاستیسیته

(GPa) 8 371 560 12,94 24,91 209,2 10 408 677 13,04 25,51 210,1 20 371 561 15,27 25,82 213,1

Page 8: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

8

) نشان داده شده است.6کرنش آرماتورهاي طولی در شکل (-در آزمایش انجام شده، افزون بر مقاومت تسلیم و نهایی آرماتورها، منحنی تنش

20Φب) 10Φکرنش آرماتورهاي طولی مورد استفاده، الف) -: منحنی تنش6شکل

متر، جهت بررسی رفتار برشی تیرهاي بتن مسلح میلی 1500و طول 200، ارتفاع 150نمونه تیر بتن مسلح به عرض مقطع 9 حالت بالانس نمونه برابر با ساخته شده از درصد متفاوت سنگدانه بازیافتی ساخته شد. نسبت درصد فولاد کششی موجود به فولاد کششی

متر براي آرماتور کششی و از آرماتور به میلی 20متر براي آرماتور فشاري، قطر میلی 10ها از میلگرد به قطر نهاست. در تمامی نمو % 8/66ریزي شده نشان ي بتنبندي، آرماتوربندي و نمونهاي از قالبترتیب نمونهبه) 7متر جهت تسطیح عرضی استفاده شد. در شکل (میلی 8قطر

داده شده است.

(ج) (ب) (الف)

شدهریزي انجامها و ج) بتنبندي انجام شده، ب) آرماتوربندي انجام شده براي نمونهالف) قالب : مراحل تهیه نمونه ها7شکل

فواصل آرماتورهاي جایگزینی سنگدانه طبیعی استفاده شد. همچنین % 100و 50%، %0ها سنگدانه بازیافتی با درصد وزنی در نمونهمیلیمتر در نظر گرفته شد. ابعاد هندسی و آرایش میلگردهاي طولی و عرضی 100میلیمتر و 200میلیمتر، 500هاي مختلف عرضی در نمونه ) ارائه شده است.6) و جدول (8ترتیب در شکل (ه ها بو تعریف نمونه

(ب)

)الف(

Page 9: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

9

نامگذاري و مشخصات نمونه ها :6جدول فاصله آرماتورهاي عرضی (میلیمتر) وزنی سنگدانه بازیافتی (%)درصد نام نمونه

100RA-WTD 100 500 100RA-20TD 100 200 100RA-10TD 100 100 50RA-WTD 50 500 50RA-20TD 50 200 50RA-10TD 50 100 0RA-WTD 0 500 0RA-20TD 0 200 0RA-10TD 0 100

میلگردهاي طولی و عرضی نمونه و بارگذاري ها، آرایش: ابعاد هندسی نمونه8شکل

ترتیب بیانگر درصد وزنی جایگزنی سنگدانه بازیافتی و فاصله آرماتورهاي عرضی است. همچنین ه ب TDو RAضریب )6جدول (در w متر استفاده شده که میلی 500هاي فاقد آرماتور عرضی است. در نمونه فاقد آرماتور عرضی سه عدد آرماتور عرضی با فاصله بیانگر نمونه

کششی و فشاري بوده است. آرماتورحفظ فاصله بین آرماتورهاهدف از استفاده این

دستگاه بارگذاري -4-3

متر بود. میلی 300هاي بارگذاري ي بین نقطهروز تحت خمش چهارنقطه اي قرار داده شدند. فاصله 28هاي تهیه شده بعد از نمونه ها انجام شد. بار محاسباتی، بار کل جک است. بارگذاري تا کنترل جابجایی انجام شد و بارگذاري تا زمان تسلیم نمونهبارگذاري بصورت

گیري شد. قرار داده شده در وسط تیر اندازه LVDTي نهایی گسیختگی تیر افزایش داده شد. تغییر شکل تیر در هر مرحله به کمک لحظه

Page 10: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

10

ها نشان داده ي بارگذاري نمونه) نحوه9سنج در زیر تیر و در وسط دهانه قرار داده شد. در شکل (ک کرنشهمچنین به منظور تعیین کرنش ی شده است.

هاي بارگذاري نمونه: دستگاه بارگذاري و نحوه9شکل

بحث نتایج -4تغییر -نمودار نیروي برشی نرمال شدهبه منظور بررسی اثر درصد جایگرین سنگدانه بازیافتی بر رفتار برشی تیرهاي بتن مسلح

ها اثر فاصله آرماتور عرضی نیز در نظر گرفته شده است. همانطور ن داده شده است. در این نمونه) نشا11) و (10مکان وسط دهانه در شکل (کاهش فاصله آرماتورهاي برشی، هایی که سنگدانه طبیعی داشته و سنگدانه بازیافتی جایگزین نشده با که از این شکل مشخص است در نمونه

ها دارد. جاگزینی سنگدانه ر قابل توجهی بر تغییر شکل نمونهیابد. افزون بر این کاهش فاصله آرماتورهاي عرضی تاثیمقاومت برشی افزایش میافزون بر این استفاده از . هاي برشی ظرفیت برشی نمونه افزایش قابل توجهی پیدا کندفاصله آرماتور برشی با کاهش ترك بازیافتی و کاهش

ود. این تغییرات در شپذیري آن میي ظرفیت برشی نمونه و شکلباعث افزایش قابل ملاحظه % 100هاي بازیافتی با درصد جاگزینی سنگدانهاصله آرماتور برشی به میلیمتر نیز قابل مشاهده است با این تفاوت که کاهش ف 100میلیمتر و 200هاي داراي آرماتور برشی به فواصل نمونه سنگدانه بازیافتی تغییر مکان وسط نمونه بیشتري مقدار را دارد. % 100میلیمتر و استفاده از 100

(ب) (الف)

Page 11: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

11

(ج)

جایگزینی سنگدانه %100جایگزینی سنگدانه بازیافتی و ج) %50الف) بدون سنگدانه بازیافتی، ب) تغییرمکان وسط دهانه تیر-: نمودار برش نرمال شده10شکل فواصل آرماتور عرضی مختلف بازیافتی با در نظر گرفتن

تغییرمکان وسط دهانه تیر با درصد سنگدانه بازیافتی و فواصل آرماتور عرضی مختلف -: نمودار برش نرمال شده11شکل

شود بلکه شود استفاده از سنگدانه بازیافتی نه تنها سبب کاهش مقاومت برشی نمونه نمی) مشاهده می11همانطور که از شکل (و تغییر شکل تیرهاي بتن مسلح ساخته شده با این سنگدانه ها دارد. از عامل هاي بسیار مهم يظرفیت برشي باعث افزایش قابل ملاحظه

ها و تعیین رفتار برشی تیرهاي بتن مسلح کرنش ایجاد شده در بتن است. بدین منظور، نمودار برش خوردگی نمونهدر تغییر شکل و ترك ) 12هاي (گیري و در شکلر زیر تیر و در وسط دهانه اندازهکرنش بتن در وسط دهانه با استفاده از یک کرنش سنج نصب شده د-نرمال شده

جایگزینی سنگدانه و فاصله آرماتور عرضی مختلف نشان داده شده است.) براي نمونه با درصد 13و (

(ب) (الف)

Page 12: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

12

(ج)

جایگزینی سنگدانه %100جایگزینی سنگدانه بازیافتی و ج) %50الف) بدون سنگدانه بازیافتی، ب) کرنش بتن وسط دهانه تیر -: نمودار برش12شکل فواصل آرماتور عرضی مختلف بازیافتی با در نظر گرفتن

کرنش بتن وسط دهانه تیر با درصد سنگدانه بازیافتی و فواصل آرماتور عرضی مختلف-: نمودار برش13شکل

کند. افزون بر این افزایش درصد ها کرنش بهبود بیشتري پیدا میشود که با کاهش فاصله خاموت) مشخص می12مطابق شکل (شود تا بیشینه ظرفیت برشی افزایش یافته و نمونه در کرنش کمتر و با بروز ترك برشی در بیشینه بازیافتی سبب میجایگزینی سنگدانه

توان در وجود سطوح شکسته بیشتر در سنگدانه بازیافتی نسبت به سنگدانه ظرفیت برشی بصورت ناگهانی شکسته شود. علت این امر را میشود. استفاده از سنگدانه بازیافتی با سطوح شکسته بیشتر جه ظرفیت برشی باعث شکست ناگهانی میطبیعی دانست که با افزایش قابل تو

ش قابل توجه ظرفیت برشی نمونه شود که همین سبب افزاینسبت به سنگدانه طبیعی باعث پیوستگی بهتر سنگدانه با خمیر سیمان میهایی که بصورت برشی دچار شکست شدند تعبیه مقدار کافی آرماتور عرضی نمونهعوامل بسیار موثر بخصوص در شود. در نمونه ها یکی از می

) توزیع 14در شکل ( یابد. از این روونه به میزان قابل توجهی کاهش میاست که با اینکار نیز عرض ترك برشی بخصوص در لحظه شکست نم ها نشان داده شده است. ترك خوردگی و مسیر گسترش ترك در این نمونه

Page 13: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

13

ريترك خوردگی برشی و گسترش ترکهاي برشی در هنگام بارگذا :14شکل

اطراف هاي مورب درها، ترك)، فقدان آرماتور عرضی باعث شکست برش نمونه ها می شود. در این تیر14( با توجه به شکل

مقدار هاي برشی با افزایششود عرض تركها رخ داده و با افزایش بار وارده افزایش یافته است. همانطور که در شکل ملاحظه میگاهتکیهها در بتن بازیافتی بدلیل تیز گوشه بودن آنتوان وجود پیوستگی بیشتر در سنگدانه آن را می یابد. که دلیلسنگدانه بازیافتی کاهش می

هایی با آرماتور عرضی با فاصله شود، اما در نمونههاي برشی میر باعث کاهش عرض تركمتمیلی 200آرماتور عرضی با فاصله دانست. وجودها را بهبود متر، رفتار برشی نمونهمیلی 100 افزون بر این وجود آرماتور عرضی با فاصلهمیلی متر نیز شکست برشی رخ داده است. 200یابد. همانطور ها با جابجایی بیشتري در وسط دهانه گسیخته شده است و ظرفیت باربري تیرها در این حالت افزایش میین نمونهبخشد. امی

میلیمتر تاثیر بسزایی در بهبود رفتار 100ي بازیافتی و تعبیه آرماتور عرضی به فاصله) مشخص است استفاده توام از سنگدانه 14که از شکل (هاي شود تا عرض تركگدانه طبیعی در تهیه بتن باعث میسنگدانه بازیافتی به عنوان جایگزین سن 100% برشی تیرها داشته است. استفاده از

ت شود. برشی کاهش یافته و تیر با ظرفیت برشی بیشتر دچار شکسبینی ظرفیت برشی تیرهاي بتن مسلح ارائه هاي مختلف روابطی به منظور پیشنامهدر طراحی و ساخت تیرهاي بتن مسلح آیین

این روابط و یا اند. این روابط بر پایه رفتار تیرهاي بتن مسلح داراي سنگدانه طبیعی برقرار شده است. از این بررسی میزان اعتماد بهکردهبینی ظرفیت برشی تیرهاي بتن مسلح ساخته شده از سنگدانه بازیافتی داراي اهمیت است. از این رو، براي ارزیابی نتایج ا در پیشضعف انه

Eurocodeو ACI318-08 دست آمده با آیین نامه هاي ،ه استفاده از سنگدانه بازیافتی بر رفتار برشی تیرهاي بتن مسلح، نتایج آزمایشگاهی ب

مقایسه شده است. 2

Page 14: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

14

: مقایسه مقاومت برشی بدست امده با روابط پیشنهاد شده15شکل

توانند مقاومت برشی می CSAو ACIهاي نامه)، آیین15) نشان داده شده است. طبق شکل (15نتایج به دست آمده در شکل (

شودداده میها را کاهش آرماتورزمانی که فاصله Eurocode 2نامه آیینبینی کنند اما از سنگدانه بازیافتی به خوبی پیشرا در صورت استفاده بینی البته این پیش کند کهشود با ضریب اطمینان خیلی بیشتري مقاومت برشی را پیش بینی میسنگدانه بازیافتی استفاده می % 100و از

،زمانی که سنگدانه بازیافتی کاملا CSAو ACIهاي نامهشود. در آیینتر میباشد به واقعیت نزدیکعرضی می آرماتورهایی که فاقد در نمونه 200هایی که فاصله آرماتور برشی با فاصله واند تعیین نماید بخصوص در نمونهتشود مقاومت برشی را نمیجایگزین سنگدانه طبیعی می

بینی کنند، در صورتی که طور مناسب مقاومت برشی را پیشبه توانند می CSAو ACIهاي نامهتر تعبیه شده است. در مجموع آیینمیلیمتواند به درستی مقاومت برشی نمی ،کندمیلیمتر کاهش پیدا می 100و 200هایی که فاصله آرماتور عرضی به در نمونه Eurocode 2نامه آیین

بسیار دست بالا است. CSAي هنامباشد. افزون بر این روابط آیینبینی کرده و نتایج آن قابل اعتماد نمیرا پیش

نتیجه گیري -5هاي طبیعی در ساخت تیرهاي بتنی مورد مطالعه قرار گرفت. هاي بازیافتی جایگزین سنگدانهین بررسی اثر استفاده از سنگدانهدر ا

ها نامهبا روابط ارائه شده در آیینگاهی آمده از نتایج آزمایش دسته بهدف از این بررسی تعیین رفتار برشی تیرهاي بتنی و مقایسه نتایج میلیمتر ساخته شد. سنگدانه 1500میلیمتر و طول 200میلیمتر، ارتفاع 150نمونه تیر بتن مسلح به عرض مقطع 9است. بدین منظور

میلیمتر 200میلیمتر، 500عرضی با فاصله آرماتورهايآن به مخلوط بتن اضافه شد. افزون بر %100و %50، %0جایگزینی بازیافتی با درصد دست آمد:ه ها تعبیه شد. از این رو، با توجه به این بررسی نتایج زیر بمیلیمتر در نمونه 100و

تیرها است. قابل ذکر است هاي بتن مسلح نظیراي و اعضاي اصلی سازهح مناسبی براي ساخت بتن سازههاي بازیافتی مصالسنگدانه .1 پذیر است که منبع استفاده براي تهیه سنگدانه بازیافتی باید مناسب باشد.ي مناسب زمانی امکانیابی به نتیجهکه دست

یابد. این در حالی است که بعد از رسیدن به بیشینه ظرفیت برشی، افت ه بازیافتی ظرفیت برشی افزایش میبا جایگزینی سنگدان .2 شتر است و تغییر مکان در نمونه با جایگزین سنگدانه بازیافتی بیشتر از نمونه شاهد است.ظرفیت در نمونه فاقد سنگدانه بازیافتی بی

کند.ها کاهش یافته و ترك خوردگی گسترش بیشتري پیدا میبا افزایش درصد جایگزینی سنگدانه بازیافتی عرض ترك .3

Page 15: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

15

شود افزایش درصد جایگزینی سنگدانه بازیافتی سبب میکند. افزون بر این ها کرنش بهبود بیشتري پیدا میبا کاهش فاصله خاموت .4تا بیشینه ظرفیت برشی افزایش یافته و نمونه در کرنش کمتر و با بروز ترك برشی در بیشینه ظرفیت برشی بصورت ناگهانی شکسته

عی دانستتوان در وجود سطوح شکسته بیشتر در سنگدانه بازیافتی نسبت به سنگدانه طبیشود. علت این امر را می در صورت استفاده از سنگدانه بازیافتی باید آرماتور عرضی به میزان کافی در طول تیر تعبیه شود. .5بینی کند و براي پیشرا بخوبی ارائه می CSAو ACIنامه ته شده از سنگدانه بازیافتی آییندر تعیین ظرفیت برشی تیرهاي ساخ .6

برشی را دست ظرفیت CSAبازیافتی قابل استفاده است در حالی که آیین نامه ظرفیت برشی تیرهاي بتن مسلح داراي سنگدانه کند و استفاده نی میظرفیت برشی را با تخمین نامناسبی پیش بی Eurocode 2نامه کند. از طرف دیگر آیینبالاتر پیش بینی می

باشد. نامه مناسب نمیاز روابط این آیین

مراجع[1] Pedro. D., Brito, J. De and Evangelista, L. (2015). Performance of concrete made with aggregates recycled from precasting industry waste – influence of the crushing process., Mater. Struct. 48 (12) 3965–3978. [2] Pedro. D., Brito, J. De and Evangelista, L. (2014). Influence of the use of recycled concrete aggregates from different sources on structural concrete. Constr. Build. Mater. 71 141–151. [3] André, A., Brito, J. De. Rosa, A. and Pedro, D. (2014). Durability performance of concrete incorporating coarse aggregates from marble industry waste. J. Cleaner Prod. 65 389–396. [4] Seo, D.S. and Choi, H.B. (2014). Effects of the old cement mortar attached to the recycled aggregate surface on the bond characteristics between aggregate and cement mortar. Constr. Build. Mater. 59. 72–77. [5] Marie, I. and Quiasrawi, H. (2012). Closed-loop recycling of recycled concrete aggregates. J. Cleaner Prod. 37 243–248. [6] Koenders, E. Pepe, M. and Martinelli, E. (2014) "Compressive strength and hydration processes of concrete with recycled aggregates", Cem. Concr. Res. 56. 203–212. [7] Bravo, M., Brito, J. De Pontes, J. and Evangelista, L. (2015). Durability performance of concrete with recycled aggregates from construction and demolition waste plants. Constr. Build. Mater. 77. 357–369. [8] Yildirim, S., Meyer, C. and Herfellner, S. (2015). Effects of internal curing on the strength, drying shrinkage and freeze–thaw resistance of concrete containing recycled concrete aggregates. Constr. Build. Mater. 91. 288–296. [9] Qasrawi, H. and Marie, I. (2013). Towards better understanding of concrete containing recycled concrete aggregate. Adv. Mater. Sci. Eng. 8.128-145. [10] Shi, C., Li, Y., Zhang, J., Li, W. Chong, L. and Xie, Z. (2016). Performance enhancement of recycled concrete aggregate: a review. J. Cleaner Prod. 112. 466–472. [11] Rahal, K. (2007). Mechanical properties of concrete with recycled coarse aggregate. Build. Environ. 42. 407–415. [12] Bru, K. Touz, S. Bourgeois, F. Lippiatt, N. and Menard, Y (2014). Assessment of a microwave-assisted recycling process for the recovery of high-quality aggregates from concrete waste. Int. J. Miner. Process. 126. 90–98. [13] Katz, A. (2004). Treatments for the improvement of recycled aggregate. J. Mater. Civ. Eng. 16. 597–603. [14] Ismail, S. and Ramli, M. (2013). Engineering properties of treated recycled concrete aggregate (RCA) for structural applications. Constr. Build. Mater. 44. 464–476. [15] Spaeth, V. and Tegguer, A. (2013). Improvement of recycled concrete aggregate properties by polymer treatments. Int. J. Sustainable Built Environ. 2. 143–152. [16] Kou, S.C. and Poon, C.S. (2010). Properties of concrete prepared with PVA-impregnated recycled concrete aggregates. Cem. Concr. Compos. 32. 649–654. [17] Dilbas, H. Simsek, M. and Cakır, O. (2014). An investigation on mechanical and physical properties of recycled aggregate concrete (RAC) with and without silica fume. Constr. Build. Mater. 61. 50–59. [18] Tam, V. Tam, C.M. and Le, K.N. (2007). Removal of cement mortar remains from recycled aggregate using pre-soaking approaches. Resour. Conserv. Recycl. 50. 82–101. [19] Ismail, S. and Ramli, M. (2014). Mechanical strength and drying shrinkage properties of concrete containing treated coarse recycled concrete aggregates. Constr. Build. Mater. 68. 726–739 [20] Xiao, J. Xie, H. and Yang, Z. (2012). Shear transfer across a crack in recycled aggregate concrete. Cem. Concr. Res. 42. 700–709. [21] Kim, S.W., Jeong, C.Y., Lee, J.S. and Kim, K.H. (2013). Size effect in shear failure of reinforced concrete beams with recycled aggregate. J. Asian Archit. Build. Eng. 12. 323–330. [22] Arezoumandi, M. Smith, A., Volz, J. and Khayat, K. (2015). An experimental study on flexural strength of reinforced concrete beams with 100% recycled concrete aggregate. Eng. Struct. 88. 154–162. [23] Reis, N., Brito, J. De. Correia, J. and Arruda, M. (2015). Punching behaviour of concrete slabs incorporating coarse recycled concrete aggregates. Eng. Struct. 100. 238–248.

Page 16: نشریه مهندسی سازه و ساخت · ﻬﺑ ﯽﻧﺎﻤﺘﺧﺎﺳ يﺎﻫﻪﻧﺎﺨﻧ و تﺎﻌﯾﺎﺿ نﺪﺷ ﻪﺘﺷﺎﺒﻧا ﺪﻫﺎﺷ ﻪﻧﺎﻔﺳﺎﺘﻣ

انجمن مهندسی سازه ایران » مهندسی سازه و ساخت«پژوهشی -نشریه علمی

---- ---- ،-شماره ، ---سال

16

[24] Schubert, S., Hoffmann, C. Leemann, A., Moser, K. and Motavalli, M. (2012). Recycled aggregate concrete: experimental shear resistance of slabs without shear reinforcement. Eng. Struct. 41. 490–497. [25] Li, C.Y., Li, G.X., Shao, W. Guo, Q. and Liu, R. (2013). Shear-crack behaviors of reinforced fullrecycled aggregate concrete beams. Appl. Mech. Mater. 43. 794–799. [26] Fathifazl, G., Razaqpur, A.G. Isgor, O. Abbasd, A. Fournier, B. and Foo, S. (2011). Shear capacity evaluation of steel reinforced recycled concrete (RRC) beams. Eng. Struct. 33. 1025–1033. [27] Fonteboa G., Abella, M. Lage, M. and Lopez, E. (2009). Structural shear behaviour of recycled concrete with silica fume. Constr. Build. Mater. 23. 3406– 3410. [28] CSA A23.3-14, (2014). Design of concrete structures, a trade-mar k of the Canadian Standards Association, operating as “CSA Group” published in June 2014 by CSA Group. [29] European Committee for Standardization. Eurocode No. 2. (2005). Design of concrete structures. Part 1: General rules and rules for buildings. [30] ACI 318RM-14, (2014). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan.