تحلیل تئوری و اجزای محدود ستون‏های HPFRCC در پل‏های راه و راه‏آهن تحت بار خارج از مرکز

پل‏های بتن آرمه از مهمترین عناصر سازه­ای در سیستم حمل­ و نقل جاده­ای و ریلی می‏باشند. استفاده از مصالح جایگزین بر پایه سیمان که رفتار مطلوب­تری در کشش نسبت به بتن داشته باشند، همواره مورد توجه است. مصالح کامپوزیت‏های سیمانی الیافی توانمند (HPFRCC)، به علت رفتار سخت­شوندگی کرنشی پس از ایجاد اولین ترک در کشش و ایجاد پل‏های بین ترک­ها به علت وجود الیاف در این مواد، رفتار مقاوم­تر و شکل­پذیرتری نسبت به بتن معمولی در کشش از خود نشان می‏دهند. در این مطالعه، رفتار ستون‏های بتنی و HPFRCC در پل‏ها که تحت بار محوری خارج از مرکز ناشی از بار مرده عرشه پل می‏باشند، با استفاده از روش اجزای محدود، به کمک نرم‏افزار ABAQUS و روش تئوری، پس از صحت‏سنجی با نتایج آزمایشگاهی، با یکدیگر مقایسه و بررسی شده است. همچنین، اثر پارامترهای بیشینه مقاومت فشاری، کرنش نهایی کششی کامپوزیت‏های سیمانی و مقدار آرماتورهای طولی بر تغییرات منحنی اندرکنش بار محوری– لنگر خمشی در ستون‏ها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‏دهد که توان باربری ستون‏های بتن مسلح و HPFRCC مسلح در ناحیه کنترل فشار منحنی اندرکنش بار محوری- لنگر خمشی به یکدیگر تقریباً نزدیک است. ولی مقدار خروج از مرکزیت متعادل و توان باربری ستون HPFRCC مسلح در ناحیه کنترل کشش منحنی، به علت تغییر رفتار کامپوزیت‏های سیمانی در کشش نسبت به بتن بیشتر از ستون بتن مسلح است. مقدار این افزایش توان باربری متغیر و وابسته به مقدار خروج از مرکزیت بار محوری بوده و بین 2/5 تا 7/42 درصد می‏باشد. همچنین، مقدار افزایش خروج از مرکزیت متعادل 20% است.