مشخصاتِ طراحی سازه ای 

معرفی : 

بتن ها با مقاومت – بالا ، دارای برخی مشخصات و خصوصیات مهندسی هستند که با بتن های مقاومت – کم ، تفاوت دارند . تغییرات داخلی ، از بارهای ثابت ، مشخص و کوتاه – مدت و عوامل محیطی ناشی می شوند که شناخته شده هستند . رابطۀ مستقیم این تفاوتهای داخلی تمایز و تفاوت را در خصوصیاتِ مکانیکی مشخص کرده که ، باید توسط مهندسان طراح ، در پیش بینی کردن عملکرد و ایمنی سازه ها ، شناسایی شود . این تمایزها ، بسیار مهم هستند ، جهتِ افزایش مقاومت ها . تست ها و یا آزمونهای بِتُن – مقاومت بالای تقویت شده ، را بطور نمونه نشان داده اند ، که چنین موادی در بسیاری از موارد ، احتمالاً مشخصۀ الاستیکی طولی (خطی) را برای سطوح تنش و دسترسی به ماکزیمم تنش ، تعیین می کند . بنابراین ، منحنی تنش و تغییر طول نسبیِ بتنِ مقاومت – بالا ، در میزان بسیار بالا کاهش می یابد تا در بتن با مقاومت – پایین . 

آزمایشات وسیع و جامعی در چندین مرکز پژوهشی ، صورت گرفت برای درک و استنباط عملکرد بتن با مقاومت بالا . در حالیکه ، اطلاعاتِ معتبر ، امروز در بسیاری از جنبه ها ، قابل دسترس هستند ، برخی از توصیه های نهایی و اصلی ، منتظر نتایج و عملکردِ آیندۀ آنان می باشد . در این مقاله ، تاکید بسیاری بر طراحیِ اعضا و سازه ها شده است . توصیه ها و پیشنهادها ، بر اساس و پایۀ بهترین اطلاعاتِ آزمایشی ، عرضه و ارائه شده اند . 

ستونهای بارگیری شده بطور محوری : 

در روشهای عملی ، ستونهای کمی بدرستی ، بارگیری محوری می شوند . گشتاورهای خمشی ، بعلت کاربردِ اساسیِ بارگذاری و ارتباط و همکاری با عملِ قاب محکم ، معمولاً بر بارگذاری محوری ، اضافه می شوند . AC1318-83 ، برای طراحی مورد نیاز است و ACI318R-83 ، این را منعکس می کند .هر چند ، اینها برای عملکرد ستونها و حمل کردن بارگذاری محوری ، استفادۀ مفیدی دارند . 

. توزیع مقاومتِ فولادی و بتن : 

ویژگی اصلی و اساسی ، مقاومت نهایی است . شیوه و روش طرح حاضر ، مقاومت صوریِ عضو بارگذاری شده بطور محوری را ، محاسبه  می کند ، جهتِ بررسی و ارزیابی کردن میزانِ قانون افزایش مستقیم مقاومت مربوط به بتُتن و فولاد . توجیه این ایده ها و نظرات در تصویر 601 ، مشاهده می شود . منحنی های تنش و تغییر طول نسبی اضافه شده در فشار و تراکم برای ، سه بتن با تقویت کردن فولادی ، دارای  60.0.0 پسا (414MPa) بازده مقاومت ، می باشد .

فرضیۀ معمول و متداول ، اینطور می گوید که ، فولاد و تغییر طول نسبی ، در هر مرحله بارگذاری ، یکسان هستند . برای بتن – مقاومت بالا ، زمانیکه بتن به یک محدوده یا دامنة تغییرات غیر خطیِ مهم میرسد ، فولاد هنوز در محدودة الاستیک است ، بنابراین ، شروع به بدست آوردن سهم بزرگترِ بارگذاری می کند . وقتی تغییر طول نسبی در حدود 0.002 است ، شیب منحنی بتن ، نزدیک صفر می باشد که می تواند بعنوان دفرمه شدن (بدشکلی) پلاستیسیه (شکل پذیری) ، همراه با مقدار کم و بدون افزایش تنش ، در نظر گرفته شود . 

فولاد به نقطة بازدهی خویش در تغییر طول نسبی مشابه ، در این مورد می رسد . در نتیجه ، بتن در مازیمم تنش خویش می باشد و فولادر    ، بنابراین مقاومت ستون به شرح ذیل ، پیش بینی می شود :                  

در اینجا ، معنی این عبارت بدین صورت است :  

مقاومت فشردة سیلندر (استوانه) مربوط به بتن    =   

  بازده مقاومت فولاد                                   = 

  ناحیة بخشِ بتن                                       = 

   ناحیة فولاد                                            =   

فاکتوریا عامل 0.85 ، برای محاسبه و برای تفاوتهای مشاهده شده در مقاومت بتن و در ستونهای مقایسه شده با بتنِ مخلوط شدة در سیلندرهای (استوانه های) – آزمون – فشاری ، صورت گرفته است . یک تجزیه و تحلیلِ مشابه ، برای ستونهای بتن – مقاومت بالا انجام گرفته ، به استثنای فولاد که بازدهی آن ، قبل از اینکه بتن به مقاومت پیکِ (اوج) خویش برسد ، انجام خواهد گرفت . هر چند ، فولاد به بازدهی خویش در تنش ثابت ادامه خواهد داد ، تا بتن بطور کامل ، عملکرد خویش را انجام دهد . امکان دارد ، پیش بینی مقاومت هنوز بر مبنای معادلة (1-6) باشد . اسناد و مدارک آزمایش نیز ، از استفادة عامل 0.85 حمایت و پشتیبانی می کنند ، برای بتن مقاومت – بالا . 

تاثیرات محدودة فولاد : 

فولاد جانبی در ستونها ، بطور کامل در فُرم یا شکلِ حلزونهای (مارپیچی های) مداوم و پیوسته قرار دارند که ، این فولاد دارای 2 اثر مفید بر عملکرد ستون ، می باشد : (a) موجب افزایش زیادِ مقاومتِ داخلی هستة بتن (نمونه استوانه ای بتن) در حلزون شده ، با محدود کردن هسته در برابرِ انبساط و یا گسترش جانبی تحت کنترلِ بارگذاری و (b) همینطور ظرفیت تغییر طول نسبی محوریِ بتن را افزایش می دهد و اجازه می دهد که بیشتر نرم و قابل انبساط شود (یعنی یک ستون tougher (محکم شده) . 

اساس و پایة طرحِ فولاد حلزونی تحت نظارت نسخه های ( نگارش های ) AC1318 در سال 1977 ، بوده که ، تاثیر تقویت کنندة حلزونی باید حداقل برای مقاومت از بین رفتة ستون ، یکسان باشد ، البتة زمانی که به پوستة خارجی بتن ، مربوط به لاشة سنگ (سنگ هایی که به مصرف پرکردن می رسد ) ، تحت عمل بارگذاری ، نیازی نباشد .