استفاده از مدل بست و بند جهت طراحي پاية پل تك ستون بتن آرمه با طرة دو طرفه

Using Strut-and-Tie Model for Concrete Hammerhead Design

در پل‌ها گاهي به علت محدوديت‌هاي محيط احداث و يا به منظور زيبايي، از پايه‌هاي تك ستونه (سر چكشي) استفاده مي‌شود. در اين اعضا به علت ناپيوستگي‌هاي هندسي و يا بارهاي وارده، نواحي وجود دارد كه توزيع تنش در آن‌ها به صورت آشفته است و طراحي آن‌ها نياز به توجه ويژه‌اي دارد. از راه كارهاي ساده، مؤثر و نسبتاً جديد طراحي اين‌ گونه نواحي در سازه‌هاي بتن آرمه، استفاده از مدل بست و بند مي‌باشد. با استفاده از اين مدل مي‌توان نواحي داراي وضعيت توزيع آشفته‌ي تنش در سازه‌هاي بتني را با مجموعه‌اي از اعضاي فشاري، كششي و گره‌ها معادل ‌سازي و سپس تحليل و طراحي نمود. در اين مطالعه با استفاده از روش حل الاستيك، سه مدل بست و بند براي يك نمونه پايه‌ي پل تك ستونه ارائه و نمونه با استفاده از آن‌ها طراحي شده است. جهت ارزيابي عملكرد نتايج طراحي در باربري و شكل ‌پذيري، از تحليل غير خطي در نرم ‌افزار ABAQUS استفاده شده است. نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه نمونه‌هاي طراحي شده با استفاده از اين مدل، از مقاومت و شكل ‌پذيري كافي برخوردار هستند. به علاوه، با وجود اين كه اين روش طراحي به عنوان يك روش حل كران پايين شناخته شده است، به طرحي دست يافته‌ شده كه نه تنها نسبت به طرح‌هاي حاصل از مدل‌هاي متداول بست و بند حدود 35 درصد صرفه‌ي اقتصادي دارد، بلكه نسبت به طراحي معمولي به روش مقاومت نهايي نيز حدود 29 درصد كاهش در ميزان آرماتور مصرفي گزارش مي‌كند.

Periodically, construction-based confinements or aesthic aspects gets desiners kindled to utilize single column piers (hammerhead) bridges. Some factors such as geometrical discontinuities and inserted loads would be conducive to generate disturbed stress distribuition; consequently, such cases deserve special consideration, instead of conventional-adopted methods. Strut-and-Tie Model (STM), as a simply- and newly- designed approach in concrete structure, seems to be a robust tool to deal with the problem. This is a lower bound solution of constraint analysis could be deployed to analyze concrete structures with disturbed stress distribution and a set of compressive and tensional components. By using 3 STMs, a sylindrical-shaped bridge pier was elastically drawn. To get deformation and bearing load evaluated, nonlinear analysis through ABAQUS software was performed. Derived outputs illustrated that not only do those samples designed by STM possess enough resistance, but also they present adequate behavior. It is true that this methdeology is known as a lower bound solution; however, not only is this cost effective more than 35% over against conventional STMs as long as rebar arrangement allows, but it also tends to utilize rebar far less (by 29%) than common designing method (LRFD) and final resistance. It is worth to bear in mind that this figure would be considerable in big projects of bridge construction. Addtionally, analysis of designed specimens demonstrates that this design would possess more ductible behavior and experience a smooth failure.