بررسی رفتار دیوارهای بتنی مجهز به آلیاژهای حافظهدار
توجه به راهکارهایی که بتوان پس از بارگذاری، شاهد کرنشهای پسماند کمتری در دیوارهای برشی بتنی بود، همواره مورد توجه پژوهشگران مختلف بوده است. رفتار حافظه شکلی آلیاژهای حافظهدار شکلی، این امکان را برای آنها به وجود میآورد که پس از باربرداری با اعمال تنش یا دما، کرنشهای پسماند خود را حذف کنند. از این خاصیت میتوان جهت پیش فشرده کردن دیوارها استفاده نمود.
آلیاژهای حافظهدار شکلی نسبت به سیستمهای متداول مستهلک کننده انرژی دارای مزایا و ویژگیهای منحصر به فردی هستند. این آلیاژها از فلزات متفاوتی مانند مس، روی، آلومینیوم، نیکل، تیتانیوم، منگنز و آهن ساخته میشوند و به عنوان موادی هوشمند شناخته شدهاند. عدم نیاز به تعویض پس از زلزله، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خستگی، قابلیت بازگشت به حالت اولیه به وسیله اعمال دما، قابلیت استهلاك انرژی زیاد و تحمل کرنش تا حدود ده درصد بدون باقی گذاشتن کرنش پسماند از جمله مزایا و ویژگیهای این مواد است.
معروفترین و پرکاربردترین آلیاژ حافظهدار شکلی، نیتینول است که ترکیبی از نیکل و تیتانیوم است. خصوصیت اصلی این مواد، رفتار سوپر-الاستیک و حافظه شکلی آنها است. بدین معنی که قادر به تحمل کرنشهای بزرگ تا حدود ده درصد، بدون ایجاد کرنش پسماند هستند و همچنین قادر به حذف کرنشهای پسماند به کمک اعمال دما هستند.
آلیاژهای حافظهدار شکلی
آلیاژهای حافظهدار شکلی به دو صورت کریستالی آستنیت و مارتنزیت وجود دارند که رفتارهای متفاوتی از خود نشان میدهند. این مواد در دماهای بالا به صورت آستنیت و در دماهای پایین به صورت مارتنزیت هستند. حالت آستنیت دارای سختی و تقارن بیشتری نسبت به حالت مارتنزیت است. رفتار منحصر به فرد این ماده به دلیل تبدیل از یک حالت به حالت دیگر در اثر تغییر دما و یا تنش است که موجب رفتار غیرخطی برگشتپذیر میشود. اگر ماده در حالت آستنیت باشد پس از باربرداری کرنش پسماند به جای نمیگذارد و این بیانگر رفتارسوپرالاستیک این آلیاژ است.
فولاد و آلیاژ حافظهدار شکلی در دیوار برشی در حالت اعمال جابجایی به صورت موازی عمل میکنند یعنی دارای جابجاییهای برابر هستند و نیروی منتقل شده به آنها به نسبت سختی آنها است.
با افزایش نسبت میلگردهای آلیاژ حافظه شکلی به میلگردهای فولادی، مقدار کرنش پسماند با توجه به ماهیت آلیاژهای حافظه شکلی کاهش مییابد، طوری که مدل با ۱۰۰ % آلیاژ حافظهدار شکلی کمترین کرنش پسماند را دارد. همچنین با توجه به این مطلب که بتن در فشار رفتار بسیار بهتری نسبت به کشش دارد. در نتیجه چنانچه بتوان با تمهیداتی وارد شدن بتن به کشش را به تأخیر انداخت، سبب میشود تا رفتار بهتری از این ماده مشاهده شود. رفتار حافظه شکلی آلیاژهای حافظهدار شکلی میتواند بهعنوان راه حلی برای ایجاد تأخیر در ایجاد ترك در بتن به کار گرفته شود، به این صورت که از این ماده میتوان برای پیش فشرده کردن بتن استفاده کرد که در نتیجه شاهد افزایش چشمگیر مقاومت در دیوارهای برشی بتنی خواهیم بود.
