مطالعات صحت‌سنجی مقاوم‌سازی بتن مسلح
این مقاله مطالعات صحت‌سنجی ماژول مقاوم‌سازی بتن مسلح و نتایج آن‌ها را خلاصه می‌کند. روابط با یک پیاده‌سازی مستقل و محاسبات دستی مقایسه شده و اثرات آن‌ها بر نتایج تحلیل در ساختمان‌های بتن مسلح نمونه (انواع قابی، دارای دیوار برشی و دارای دیوار میان‌قاب) دنبال شده است.
1. تغییر نکردن نتایج وقتی مقاوم‌سازی غیرفعال است
حتی وقتی داده مقاوم‌سازی تعریف شده باشد، با غیرفعال بودن گزینه اصلی، نتایج ارزیابی عملکرد همه المان‌های ساختمان نمونه ردیف به ردیف با نتایج پیش از افزودن ماژول مقاوم‌سازی مقایسه شد و تفاوت صفر به دست آمد. این مقایسه در هر نسخه تکرار می‌شود.
2. روابط EK 15B و زنجیره FRP
| صحت‌سنجی | روش | نتیجه |
|---|---|---|
| κa، εf، ρf، fl، fcc، εcc (پوشش پیوسته و نواری، دایره‌ای، بیضی، 7 حالت از جمله فراتر رفتن از نسبت ابعاد) | مقایسه با پیاده‌سازی مستقل | بیشترین اختلاف نسبی 3.3·10⁻¹³ % |
| Vf (پیوسته، نواری، 5 حالت از جمله حالت برقرار نبودن شرط فاصله نوار) | مقایسه با پیاده‌سازی مستقل | 1.7·10⁻¹³ % |
| Vf در زنجیره تحلیل | اعمال FRP روی 12 ستون و 17 تیر | سهم برشی تیر دقیقاً برابر مقدار آزمون واحد (281.0 kN) |
| اثر مقطع | FRP روی 12 ستون طبقه 1 | فقط نتایج همین ستون‌ها تغییر کرد؛ ظرفیت انحنا +3.6% (اثر مورد انتظار آرمانی‌سازی EK 15B) |
| طول وصله پوششی (15B.9–15B.11) | محاسبه دستی | ضخامت لازم FRP و کمیت‌های میانی دقیقاً برابر؛ در حالتی که خاموت موجود کافی است، ضخامت لازم صفر |
3. ژاکت ستون، محصورسازی فولادی و بتن مسلح، خاموت خارجی
| صحت‌سنجی | نتیجه |
|---|---|
| سختی: ژاکت 10 cm و 4 وجهی روی 12 ستون طبقه 1 | دوره اول 0.3252 ← 0.2811 s؛ با غیرفعال کردن گزینه دقیقاً برمی‌گردد |
| ظرفیت: همان ستون‌ها | نسبت لنگر تسلیم در ستون‌های ژاکت‌دار حداکثر 1.34 (50×50 ← 70×70 cm، با ضریب 0.9) |
| آرماتور طولی ژاکت: 8Ø16 | جایگذاری و سطح میله‌ها با محاسبه دستی یکسان؛ نسبت لنگر تسلیم ستون (آرماتوردار/بدون آرماتور) به‌طور میانگین 1.36؛ جایگذاری U، L و یک‌لبه در ژاکت‌های 3، 2 و 1 وجهی به‌صورت دستی تأیید شد |
| مدل‌های ژاکت (مرکب، مطابق متن آیین‌نامه، فقط ژاکت؛ 8 حالت) | ویژگی‌های مقطع تبدیل‌شده با محاسبه مستقل با اختلاف نسبی ≤ 4·10⁻¹⁵ یکسان؛ کنترل‌های دستی سازگار. ترتیب دوره و ظرفیت مطابق انتظار |
| خاموت ژاکت | سهم برشی با محاسبه دستی یکسان (Ø10/100، 2 شاخه: 435.4 kN، با ضریب 0.9) |
| ژاکت یک‌طرفه | در مقطع نامتقارن ظرفیت‌های ± جداگانه محاسبه و کوچک‌تر برداشته می‌شود؛ در ژاکت 4 وجهی نتایج با حالت متقارن یکسان است |
| محصورسازی فولادی (Vj) و خاموت خارجی (Vw) | مقادیر محاسبه‌شده با رابطه یکسان؛ Vj دقیقاً برابر مقدار خلاصه پنجره |
| محصورسازی بتن مسلح | مقاومت برشی ×0.9؛ خمش و سختی تغییر نمی‌کند |
4. دیوار برشی جدید مقاوم‌سازی
در ساختمان نمونه دارای دیوار برشی، یک دیوار به‌عنوان «دیوار برشی جدید مقاوم‌سازی» علامت‌گذاری شد:
| اجرا | دوره‌ها | دیوار |
|---|---|---|
| بدون علامت (دیوار برشی معمولی) | T1 = 0.3175 s | دیوار برشی معمولی |
| علامت‌دار، گزینه غیرفعال | T1 = 0.4087 s | در مدل قبل از مقاوم‌سازی وجود ندارد |
| علامت‌دار، گزینه فعال | دقیقاً برابر اجرای بدون علامت | تقاضای مهار q = 332.4 N/mm، ظرفیت qr = 367.2 N/mm، نسبت 0.905 |
با تفکیک جرم‌ها تأیید شد که وقتی گزینه غیرفعال است، وزن خود دیوار از وزن طبقه، وزن ساختمان و جرم‌های اجزای محدود کسر می‌شود و بار دالی که روی دیوار قرار داشت، با حفظ مجموع، بین تکیه‌گاه‌های مجاور توزیع می‌گردد. مقادیر مهار با محاسبه دستی یکسان است.
5. مقاوم‌سازی دیوار میان‌قاب (EK 15C)
در مشتق ساختمان دارای دیوار برشی، یک دیوار به دیوار میان‌قاب تبدیل شد (654 × 260 cm خالص، ضخامت 24 cm، ستون‌ها 50×50) و دو روش محاسبه شد:
| اجرا | برنامه | محاسبه دستی |
|---|---|---|
| اندود با شبکه فولادی (30 mm، 2 وجه) | ad = 911.2 mm؛ kd = 77 678.6 kN/m؛ Vd = 1294.9 kN | ad = 911 mm؛ kd = 77.66 MN/m؛ Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN |
| نوار قطری FRP | ad = 931.7 mm؛ kt = 1627.5 kN/m؛ Tf = 34.4 kN؛ Vd = 313.9 kN | kt = 1627.5 kN/m؛ Tf = 34.4 kN؛ Vd = 313.9 kN |
| اندود با شبکه فولادی، گزینه غیرفعال | نتایج دقیقاً برابر ساختمان بدون مقاوم‌سازی | — |
در تحلیل بارافزون، ساختار عضو یک‌طرفه با ساختار جفت متقارن مقایسه شد: تعداد رویدادها یکسان و اختلاف برش پایه کمتر از 0.01% (سختی افقی کل یکسان؛ تفاوت فقط در توزیع نیروهای عضوها). رویدادهایی که در آن‌ها عضوهای قطری به ظرفیت رسیدند، با محاسبه دستی تأیید شد: عضو فشاری در N = Vd / cos θ و رابط کششی FRP در T = Tf از مدل خارج شد.
در یک مدل آزمایشی که با ورودی‌های نقض‌کننده شرایط آیین‌نامه تهیه شده بود (شعاع گوشه کوچک، محصورسازی نازک، وصله پوششی کوتاه، مهار ناکافی، اندود نازک و نسبت بازشوی زیاد)، ردیف‌های خطا و هشدار مورد انتظار بدون تکرار در فهرست کنترل پروژه ثبت شدند.
6. مقایسه قبل / بعد
در ساختمان نمونه ابتدا با گزینه غیرفعال (قبل) و سپس با اعمال ژاکت روی 12 ستون و گزینه فعال (بعد) تحلیل انجام شد. بلوک مقایسه سطح ساختمان، درصدهای معیار، 12 المان مقاوم‌سازی‌شده و توزیع آسیب را درست گزارش کرد. بین انجام دو اجرا پشت سر هم در یک نشست و انجام جداگانه آن‌ها، در آسیب، نوع شکست و سطح ساختمان تفاوتی یافت نشد.
7. رابط کاربری و ذخیره
- زبانه مقاوم‌سازی در سه پنجره ویژگی‌ها برای انتخاب چندگانه، فعال شدن گزینه‌ها بر اساس نوع المان و حالت‌های مقدار باقی‌مانده از المان قبلی کنترل شد.
- داده مقاوم‌سازی هم در قالب متنی و هم در قالب دودویی پروژه ذخیره و دوباره باز شد و دقیقاً یکسان خوانده شد. فایل‌های پروژه قدیمی بدون مقاوم‌سازی باز می‌شوند.
اصل بر این است که همه نتایج تولیدشده توسط نرم‌افزار توسط مهندس مسئول کنترل شود.