عنوان اختراع: دستگاه تبدیل بار فشاری به كششی برای تعیین مقاومت كششی بتن و سنگ "Compression to tensile load converter device for determination of tensile strength of rock and concrete"

خلاصه اختراع

خلاصه اختراع: این اختراع، در چهار مرحله معرفی می شود. مرحله اول ساخت نمونه های بتنی حاوی حفره مركزی مخصوص آزمایش، مرحله دوم معرفی دستگاه مبدل بار فشاری به كششی، مرحله سوم مدلسازی عددی آزمایش به منظور بررسی اثر تمركز تنش اطراف حفره نمونه و تعیین معیار مناسب برای تعیین مقاومت كششی بتن و مرحله چهارم اعتبارسنجی نتایج آزمایش با مقاومت كششی برزیلی بتن. 1) نمونه موردآزمایش دارای یك حفره دایره ای است. این نمونه بتنی از تركیب آب، ماسه ریز دانه و سیمان با نسبتهای %40، %30 و %30 آماده شده اند. نمونه های بتنی دارای ابعاد mm 190×mm 60 × mm150 بوده كه دارای یك حفره مركزی به قطر mm 75 می باشند. 2) دستگاه آزمایش از 7 قظعه فولاد ضد زنگ مجزا با شكل های مختلف ساخته شده است. این اجزا با تكنیك ساده ای به نمونه بتنی متصل می شوند. ارتفاع كل دستگاه و نمونه cm 45 و عرض آن cm 20 است. این دستگاه بگونه ای طراحی شده است كه با قرارگیری در ماشین فشاری تك محوره، بار فشاری ماشین به بار كششی تبدیل شده و به نمونه منتقل می گردد. بار كششی باعث ایجاد شكست كششی در دیواره حفره و پیشروی آن در راستای عمود بر محور بارگذاری می شود. وجود حفره در نمونه باعث تمركز تنش اطراف آن شده كه به این ترتیب وقوع شكست كششی به دلیل تمركز تنش اتفاق می افتد. در این شرایط بایستی تاثیر حفره بر توزیع تنش و تمركز تنش در نمونه مطالعه شود تا بتوان مقاومت كششی بتن را براساس تمركز تنش تعیین نمود. 3) برای بررسی تاثیر قطر حفره بر تمركز تنش در نمونه، مجموعه ای از شبیه سازی های عددی توسط نرم افزار FRANC2D انجام شد. به این ترتیب تاثیر قطر حفره بر تمركز تنش اطراف حفره بررسی شد و یك معیار مناسب برای تعیین مقاومت كششی بتن ارائه گردید 4)همزمان با تست كشش مستقیم، آزمایش برزیلی بر نمونه های بتنی انجام شد و نتایج دو روش مقایسه شدند. نتایج حاصل از دستگاه تبدیل بار فشاری به كششی نشان می دهد كه این دستگاه قابلیت ایجاد شكست كششی در نمونه را دارد. مقادیر مقاومت كششی حاصل از این روش، %33 كمتر از مقاومت كششی برزیلی نمونه بتنی تعیین شد. آزمایش برزیلی مقاومت كششی بتن را بیشتر از CTT تقریب می زند؛ كه این به دلیل ایجاد گرادیان تنش درامتداد سطح شكست می باشد ولی در آزمایش CTT تمركز تنش در دیواره حفره عامل شكست است كه می توان آنرا بطور نقطه ای، یكنواخت دانست.