پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته عمران، گرایش سازه

 

 

عنوان:

قابلیت اطمینان سازه‌های بتنی تحت اثر دوره‌های یخ بستن و آب شدن

 

 

استاد راهنما:

دکتر سید مهدی حسینیان

 

 

 

استاد مشاور:

دکتر محمود نیلی

 

 

نگارش:

فؤاد بهمنی

 

 

زمان: دوشنبه 9 مهر  ساعت 16

مکان: آمفی تاتر مهندسی

 

 

Thesis Submitted for Master of Science of Civil Engineering, Structural Subfield

 

 

 

Title

 

Investigating Reliability of Concrete Structures Subject to Feeze-Thaw Cycles

 

 

 

 

 

 

Supervisor:

Seyed Mahdi Hosseinian (Ph. D)

 

 

 

Advisor:

Mahmoud Nili (Ph. D)

 

 

 

By:

Foad Bahmani

 

 

 

1 September, 2018

 

 

چکیده:

 یکی از مشکلات مهم برای سازه‌های بتنی در مناطق سردسیر، چرخه‌های یخ بستن و آب شدن آب در سنگ‌دانه و خمیر این مصالح می‌باشد. این چرخه‌ها به دلیل ایجاد انبساط در آب موجود در مصالح، یکی از عوامل زوال این مصالح هستند. خواص بتن به‌عنوان یک ماده مرکب، وابسته به خواص مواد تشکیل‌دهنده بتن، شرایط محیطی و اندرکنش بین این مواد می‌باشد. ازاین‌رو انتخاب مواد سازنده بتن، تأثیر بسزایی در دوام و خواص مکانیکی آن خواهد داشت. نسبت آب به مواد سیمانی، نوع مواد سیمانی، مشخصات سنگ‌دانه‌ها و درصد هوای بتن از مهم‌ترین عواملی هستند که بر دوام بتن در برابر یخبندان و به‌تبع آن سایر خواص مکانیکی و دوام بتن، نقش دارند. عملکرد و عمر سازه‌های بتنی به متغیر‌های بسیاری بستگی دارد که توصیف مقدار نقش هریک از این عوامل در عملکرد بتن کار بسیار مشکلی می‌باشد. در کنار این موضوع، تخریب بتن به دلیل یخبندان نیز پدیده‌ای پیچیده است که در حال حاضر کاملاً شناخته شده نمی‌باشد؛ بنابراین بررسی عمر و عملکرد بتن بر اساس روش‌های احتمالی، راه‌حل بهتری برای بررسی قابلیت اطمینان سازه‌های بتنی در برابر چرخه‌های یخبندان است. مدل‌های تصادفی تا به حال برای پیش‌بینی عمر و دوام سازه‌های بتنی تحت خوردگی به خوبی پیشرفت کرده‌اند در حالی که نمونه مدل‌های کمی برای بررسی دوام بتن در برابر چرخه‌های یخبندان وجود دارند. در این پژوهش با شبیه‌سازی پارامتر‌های مختلف و شبیه‌سازی مقاومت فشاری بتن‌های با مقاومت بالا و معمولی، وجود توزیع در مقاومت‌های مختلف بررسی شده و روند افت مقاومت و قابلیت اطمینان سازه‌های بتنی تحت چرخه‌های یخ بستن و آب شدن مدل‌سازی شده است. در عمده تحقیقات یخبندان بتن، افت مدول الاستیسیته به عنوان شاخص اندازه‌گیری دوام استفاده می‌شود. شاید دلیل آن اندازه‌گیری مدول الاستیسیته از طریق روش تست غیر مخرب است؛ اما در عمل مدول الاستیسیته دینامیکی کاربردی تحلیل سازه‌ای نداشته و با آن نمی‌توان میزان قابلیت اطمینان بتن را در سازه‌ها محاسبه کرد. در این راستا میزان افت مقاومت فشاری بتن می‌تواند پارامتر بهتری از دیدگاه تحلیل و طراحی سازه باشد. بررسی قابلیت اطمینان سازه‌های بتنی می‌تواند تأثیر بسزایی در تصمیم‌گیری در مورد تخریب، تعمیر و یا بازسازی سازه‌های بتنی داشته باشد.

واژه‌های کلیدی: چرخه‌های یخ بستن و آب شدن بتن، شبیه‌سازی، قابلیت اطمینان.

 

 

 

Abstract:

One of the important problems for concrete structures in cold regions is the freeze and thaw cycles in aggregate and dough of this material. These cycles are one of the causes of the deterioration of these materials due to the expansion of water in the materials. Concrete properties, as a composite, depend on the properties of concrete constituents, environmental conditions and interaction between these materials. Therefore, the choice of concrete materials will have a significant impact on durability and mechanical properties. The ratio of water to cement materials, the type of cement materials, the characteristics of aggregates and the percentage of air in concrete is one of the most important factors contributing to the durability of concrete against frost and, consequently, other mechanical properties and durability of concrete. The performance and life of concrete structures depends on many variables, which describes the amount of the role of each of these factors in the concrete performance of the work is very difficult. In addition, concrete demolition due to frost is also a complex phenomenon that is not well known at the moment; therefore, the lifetime and performance of concrete based on probable methods is a better solution to verify the reliability of concrete structures against freeze and thaw cycles. stochastic models have so far been well advanced in predicting the life and durability of concrete structures under corrosion, while sample models have been developed to examine the durability of concrete against freezing cycles. In this study, by simulating different parameters and simulating the compressive strength of high and ordinary concrete, the existence of distribution in different cycles has been investigated and the trend of loss of strength and reliability of concrete structures under freeze and thaw cycles has been modeled. In the major research on concrete glaciation, the loss of modulus of elasticity is used as a measure of durability. Perhaps the reason for this is the measurement of the elastic modulus by the non-destructive test method, but in practice, the modulus of dynamic elasticity is not applicable to the analyzers and can not be used to calculate the reliability of the concrete in the structures. In this regard, the drop in compressive strength of concrete can be a better parameter than the structural analysis and design point of view. Verifying the reliability of concrete structures can have a significant impact on the decision to demolish, repair or rebuild concrete structures.

Key Words: Freeze and thaw cycles, Simulation, Reliability.