تعیین روابط محصور شدگی فعال بتن تر با استفاده از پیش‏تنیدگی لوله‏های فولادی

محصور کردن بتن به علت ممانعت از انبساط جانبی آن مزایای زیادی از قبیل افزایش در مقاومت فشاری، سختی و شکل‏پذیری را به همراه دارد. هر چند در روش های مرسوم محصور شدگی، اتساع اولیه بتن پیش از آغاز عمل محصور شدگی و ترک های ریز ناشی از آن منجر به تنزل در خصوصیات فشاری بتن می‏شود، پیش تنیدگی لوله‏های محصور کننده می‏تواند مانع از ترک های زودهنگام بتن محصور شده ‏شود. روش های متعددی برای ایجاد پیش تنیدگی در محصور شدگی (محصور شدگی فعال) از طرف محققین پیشنهاد شده است که همگی به بهبود رفتار فشاری در ستون‏های محصور شده منجر شده‏اند. یکی از این روش ها که مطالعات معدودی در مورد آن انجام گرفته است محصور شدگی فعال بتنِ تر با لوله‏های فولادی پیش‏تنیده می‏باشد. از مزایای حائز اهمیت این روش در مقایسه با سایر روش های محصور شدگی فعال این است که علاوه بر پیش تنیدگی لوله‏های فولادی، بتن فشرده شده و خصوصیات مکانیکی آن بهبود می‏یابد. جهت استفاده از این روش در کاربردهای سازه‏ای، لازم است تا معادلات کافی برای پیش بینی رفتار فشاری بتن‏های محصور شده با این نوع محصور شدگی ارائه شود. از این رو ، هدف از این تحقیق ارائه معادلات محصور شدگی فعال بتنِ تر در لوله‏های فولادی پیش‏تنیده با توجه به پارامترهای موثر در محصور شدگی می باشد. در این تحقیق مطالعات آزمایشگاهی گسترده‏ای صورت گرفته است تا علاوه بر بررسی رفتار فشاری بتن محصور شده، معادلات مربوط به محصور شدگی فعال ارائه شوند. برای نیل به این هدف، یک دستگاه حفظ فشار طراحی و ساخته شد که قادر است هر فشار مشخصی را به طور یکسان به 12 نمونه متوالی از لوله‏های فولادی پر شده از بتن اعمال کند و آن‏را برای هر مدت زمان دلخواهی حفظ کند. برای بررسی دقیق رفتار فشاری بتن محصور شده‏ی فعال، مطالعات آزمایشگاهی به دو قسمت کلی تقسیم شده است. در یکی از آنها رفتار فشاری بتن فشرده به تنهایی تحقیق شده و در دیگری رفتار فشاری بتن محصور شده در لوله‏های فولادی پیش‏تنیده مورد بررسی قرار گرفته است، تا نقش هر یک از اجزای مقطع مرکب در بهبود رفتار فشاری آن تعیین شود. همچنین مطالعات پارامتری برای بررسی عوامل موثر در محصور شدگی فعال شامل مقاومت مبنای بتن، فشار نهایی (میزان پیش تنیدگی)، مدت حفظ فشار و درصد آب مخلوط بتن، انجام گردیده است. نتایج این تحقیق نشان داد که مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته در نمونه‏های بتنی محصور شده به صورت فعال (با پیش تنیدگی) به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه‏های محصور شده به صورت غیر فعال (بدون پیش تنیدگی) می‏باشد. همچنین فشردن بتنِ تر خصوصیات مکانیکی بتن سخت شده را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. معادلات محصور شدگی بدست آمده از نتایج آزمایشگاهی نشان داد که روش محصور شدگی حاضر به ازای مقاومت‏های پایینِ بتن مبنا می‏تواند موثرتر ‏باشد. علاوه بر این، حفظ فشار برای مدت زمان طولانی تأثیر چندانی بر رفتار فشاری بتن محصور شده فعال ندارد.