از آنجایی که روند صنعتی سازی ساخت و سازهای شهری به تدریج در حال گسترش بوده، استفاده از قطعات بتنی پیش ساخته در مفهوم سازه باید برجسته تر شود. کوربل بتنی به عنوان یکی از اجزای این سیستم ساخت و ساز میتواند در بهبود فرآیند ساخت، نصب و بهره برداری ارزش آفرینی کند که برخی از این موارد عبارتند از ؛ کنترل کیفیت بالا ، زمان ساخت کوتاه تر ، صرفه جویی در مواد مصرفی، بهینه سازی در طراحی، کاهش ضایعات تولید و افزایش دوام . . .
اتصالات بتنی پیش ساخته
بهره گیری از اجزای پیش ساخته در طراحی و اجرای سازه چالش هایی به همراه دارد، زیرا بر خلاف سازه های درجا ریز که در محل پروژه بتن ریزی، ساخته و نصب می شوند، اتصالات پیش ساخته همچون کربل بتنی دارای یکپارچگی بین عناصر سازه نبوده و بنابراین یکی از چالش های اساسی در طراحی این المان ها توزیع متناسب بارهای وارده و ایجاد ثبات در سازه خواهد بود، که برای این منظور میتوانید با کارشناسان گروه تخصصی هیلتیران در ارتباط باشید.
کوربل بتنی در میان انواع مختلفی از اتصالات بین تیرهای پیش ساخته و ستون های بتنی، یکی از متداول ترین ها هستند. کوربل های بتنی عناصر کنسولی هستند که در اعضای فشاری سازه و غالبا ستون ها به منظور پشتیبانی از تیر ها و سایر عناصر سازه پیش بینی می شوند.
بسته به موقعیت کوربل بتنی در ستون، ساخت آنها باید در مرحله ای متفاوت از ستون انجام شود تا اجرای عملیات قالب بندی ساده شود.
نکته حایز اهمیت این است که برای انجام این روش، باید یکپارچگی و تداوم بین میلگرد های ستون و کوربل بتنی تضمین شود که برای این منظور می توان با خم کاری میلگردهای اصلی عضو فشاری تداوم لازم را برقرار نمود، علاوه بر این ، برای ایجاد اتصال موثر و انتقال نیروهای داخلی بین کوربل بتنی و ستون، باید عملیات رابط گذاری هم انجام شود.
طی مطالعات تطبیقی و همچنین آزمایشات صورت گرفته، استحکام و رفتار مکانیکی کوربل بتنی اجرا شده به صورت مجزا از ستون، با مدل سازی محاسباتی و تجزیه و تحلیل به روش اجزای محدود بررسی گردیده و با استفاده از مدل های طراحی، تأثیر آرماتور بندی برای برقراری اتصال صحیح بین کوربل بتنی و ستون سازه مورد بررسی قرار گرفته و همچنین امکان کاشت میلگرد ثانویه مورد نیاز در مقاوم سازی اتصال کوربل بتنی به ستون سازه بررسی و تایید شد.
طراحی کوربل بتنی
مدل های طراحی کوربل بتنی بر اساس حالت خرابی آنهاست، یعنی حالتی که برای خرابی و شکست کوربل به کمترین میزان اتلاف انرژی نیاز باشد. مطابق شکل زیر مکانیزم شکست کوربل بتنی را می توان در شش حالت اساسی به شرح زیر تقسیم بندی نمود:
- خم شدن
- خرد شدن بتن پاشنه
- برش در اتصال کربل
- عدم کفایت لنگر میلگرد اتصال
- شکت ناشی از بارگذاری افقی
- پانج شدن نقطه ای بتن
حالت های خرابی کوربل بتنی
ابعاد کوربل بتنی
به طور کلی، کوربل بتنی به عنوان یکی از عناصر سه بعدی در سازه طبقه بندی می شود چرا که طول نشیمن کافی برای از بین بردن اغتشاشات موضعی را نداشته و بنابراین ، فرضیه پرتو مقاطع مسطح در خم شدن نمونه را باطل می کند، در شکل زیر شماتیکی از مسیرهای توزیع تنش در کوربل بتنی ارائه گردیده که ابعاد کوربل بتنی در حالتی با هندسه مستطیلی شکل ارائه و موقعیت های خالی از تنش کاملا مشهود بوده که همین امر موجب استفاده از طراحی کوربل بتنی با هندسه مورب همچون تصویر می باشد.
نمودار توزیع تنش
با دقت در شکل بالا می توان تراکم بالای خطوط موازی را در قسمت فوقانی کوربل بتنی مشاهده کرد که حاکی از تمرکز تنش های کششی در منطقه مورد نظر می باشد. از سوی دیگر خطوط خط چین موازی از نقطه اعمال فشار تا پاشنه کوربل بتنی قابل مشاهده بوده که نمایانگر یک منطقه با تمرکز روی تنش های فشاری است.
با توجه به موارد مطروحه می توان با مدلسازی نیروی وارده بر مناطق تحت تاثیر تنش های فشاری و کششی به راهکار اجرایی در مقاوم سازی کوربل های بتنی رسید.
ترک در کوربل بتنی
همانطور که می دانید بتن قبل از رسیدن به مقاومت نهایی، تحمل تنش فشاری پایین تری از خود نشان داده و همچنین از مقاومت فشاری بالاتری نسبت به مقاومت کششی برخوردار است، از این رو به وجود آمدن ترک در بتن امری محتمل بوده و ترک در کوربل بتنی نیز از این قضیه مستثنی نخواهد بود.
بر اساس پژوهش های صورت گرفته و با استناد به نتایج آزمایشات، افزودن الیاف فولادی روند ترک خوردگی کوربل بتنی را بهبود بخشیده و مقطع را شکل پذیرتر می کند. علاوه بر این، افزودن الیاف به بتن تازه پیش از اختلاط، نیازی به تغییرات اساسی در فرآیند تولید، اختلاط و بتن ریزی نخواهد داشت.
میزان الیاف فولادی در نسبت اجزا تشکیل دهنده ی بتن عموماً به توزیع تصادفی آن مربوط شده و با ظهور ترک در کوربل بتنی ، الیاف تقویت کننده توزیع نیروهای کششی را بین سطح کنترل نموده و بنابراین ، فرآیند ترک خوردگی توزیع شده و در مناطق محدود متمرکز نخواهند شد. نکته قابل توجه اینکه بر اساس نتایج آزمایشات، استفاده از بتن مسلح با الیاف فولاد در کوربل بتنی باعث كاهش نسبت آرماتور و افزایش استحكام و سختی عضو شده و در نتیجه رفتار مکانیكی کوربل بتنی بهبود می یابد.
آرماتور بندی کوربل بتنی
آرماتور بندی کوربل بتنی بر اساس تجزیه و تحلیل همگرایی در محدوده الاستیک جهت رسیدن به آرایش مطلوب میلگردها انجام گرفته که بر این اساس شکل زیر سه تیپ آرماتور بندی کوربل بتنی را نشان می دهد که از حالت های ترسیم شده در شکل زیر ، حالت الف با چشمه های بازتر در نظر گرفته شده و به همین منوال حالت ج با چشمه های کوچک تر مدل مناسب تری خواهد بود.
جهت آماتور بندی کوربل بتنی نیازی به استفاده از میلگرد طولی در راستای سازگاری کوربل بتنی نسبت به ستون نمی باشد.
نمودار تنش- کرنش
برای شناسایی رفتار فشاری کوربل بتنی در زمان ایجاد تنش، منحنی تنش- کرنش ترسیم و با شناسایی انحراف معیار قطعه ، مقاومت مشخصه کوربل بتنی بدست خواهد آمد که با در نظر گرفتن رفتار الاستوپلاستیک رفتار قطعه به صورت کامل بررسی شده و عملکرد مشاهده شده در آزمونها سازگار خواهد بود.
