اثر تغيير شكل‌هاي تابع زمان بتن بر نيروي پيش تنيدگي در مخازن استوانه‌اي

Effect of Time Dependent Deformations of Concrete on Prestressing Force in Cylindrical Tankʹʹs shells

در مخازن حجيم بتني براي غلبه بر كشش هاي ايجاد شده در جدار و جلوگيري از ترك خوردگي، از تكنيك پيش تنيدگي استفاده مي شود. در اين ارتباط، مسيله ي برآورد افت هاي احتمالي نيروي پيش-تنيدگي، با توجه به مشخصات مسير و هندسه ي كابل ها، اولويت خاصي دارد. در مقاله ي حاضر، با مدل‌سازي عددي به روش اجزا محدود و استفاده از مدل هاي مختلف براي وارفتگي بتن و وادادگي فولاد، تغييرات نيروي پيش تنيدگي محيطي، در جدار استوانه اي شكل مخازن بتن پيش تنيده، بررسي شده است. سنجش اعتبار مدل عددي نيز با داده هاي تجربي موجود از آزمايش يك تير پيش تنيده انجام شده است. در اين راستا، اثر پيش تنيدگي قايم و ضخامت جدار، مطالعه شده و مدل هاي مختلف وارفتگي بتن با هم مقايسه شده اند. نتايج حاصل، بروز افت 15 تا 22 درصدي را پس از حدود 13 سال نشان مي دهد كه در آن نقش وادادگي فولاد اهميت بيش تري دارد. با مدل وارفتگي پيشنهادي براي آيين نامه ي بتن ايران، افتي در حد ميانگين دو مقدار مذكور نتيجه مي شود. بر اين اساس، در محاسبه ي مجموع افت هاي نيروي پيش تنيدگي، اعمال ضريب جديدي بر افت حاصل از وارفتگي فولاد توصيه شده است.

Prestressing techniques are generally used for the construction of large containment shells to overcome tension and to ensure tightness. Thus, the evaluation of the prestressing force variations considering the geometry and mechanical characteristics of tendons becomes an important matter. This paper considers the effects of time dependent deformations of materials on the circumferential prestress force in prestressed concrete cylindrical containments. Numerical studies are performed using creep and relaxation models presented in different codes of practice after checking the numerical model by experimental data reported elsewhere about a prestressed concrete beam. The effects of vertical prestressing and wall thickness are also studied. Obtained results show an amount of 15% to 22% of prestress loss in tendons, specially in those located around wall’s mid-height , on which relaxation of steel has a dominant effect. Furthermore, the minor effect of vertical prestresssing might be mentioned. Besides, the creep model of Iranian concrete code is studied and some suggestions are made for the modification of the coefficient used for the prestress losses due to relaxation effects.