اثر وجود حفره های هوا در مکانیزم شکست و سطوح عملکردی اتصال های کناری قاب های بتنی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دهاقان، اصفهان، ایران

2 دانشجو دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، اصفهان، ایران

چکیده

وجود حفره‌ در نواحی حساس اتصال تیر به ستون می‌تواند خسارت‌های ناخواسته ای را موجب شود. در این مقاله با استفاده از مدل خرپایی اتصال و بارگذاری تاریخچه زمانی به بررسی اثر حفره‌های مذکور در تغییر سطوح عملکردی اتصال پرداخته شده است. صحت سنجی با مدل سازی و تحلیل عددی یک اتصال کناری سالم که نتایج آزمایش چرخه ای آن تا آستانه فروریزش در دسترس می‌باشد صورت گرفت. چهار سطح عملکردی بر اساس اندازه عرض ترک تعریف و تاثیر وجود حفره در تغییرعرض ترک در اتصال مورد بررسی قرار گرفت. با مقایسه ی نتایج بدست آمده از آنالیز غیر خطی مشخص گردید که در اثر ایجاد حفره هوا ظرفیت باربری اتصال کاهش یافته و زودتر وارد محدوده شکست می‌شود اما وجود حفره می‌تواند نحوه توزیع خسارت در اتصال را تغییر دهد به طوری که برخی از ترک‌ها را باز تر و برخی دیگر را ببندد. همچنین لغزش میلگرد‌ها در اثر وجود حفره در سیکل‌‌‌های فشاری افزایش می‌یابد این تغییرات باعث افزایش نیاز شکل پذیری اتصال می‌شود. به طوری که در مطالعه اخیر این لغزش تا 91 درصد افزایش را نشان می دهد. با تقسیم اتصال به 40 قسمت مساوی و قرار دادن حفره در قسمت‌های مختلف، مشخص شد که حفره‌های ایجاد شده در محل اتصال تیر و ستون می‌توانند مخرب تر باشند. در مقابل حساسیت نسبت به حفره‌های مرکزی کمتر است. همچنین مشاهده گردید که حفره های قرار گرفته در مجاورت میلگرد های طولی حتی با حجم کم می‌توانند بدلیل تشدید لغزش باعث تسریع تخریب اتصال شوند. در این مطالعه معلوم گردید که وجود حفره می تواند باعث افزایش استهلاک انرژی شود به طوری که یک حفره با حجم 5/2 درصد در نزدیکی ستون می تواند متوسط میزان اتلاف انرژی را حدود 6/1% بهبود ‌بخشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of air cavities on the mechanisms of cracking and performance levels of side joints concrete frames

نویسندگان [English]

  • peiman davari dolatabadi 1
  • behnam barati 2
1 Assistant Professor of Civil Engineering Islamic Azad University, Dehaghan Branch, Islamic Azad University, Dehaghan/Isfahan, Iran
2 PHD student، Department of Structural Civil Engineering, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University، Isfahan، Iran
چکیده [English]

The presence of holes in the sensitive areas of the beam-to-column connection can cause unwanted damage. In this article, using the connection truss model and time history loading, the effect of the mentioned holes in changing the functional levels of the connection has been investigated. Validation was done by modeling and numerical analysis of a healthy lateral connection whose cyclic test results are available up to the collapse threshold. Four functional levels were defined based on the crack width and the effect of the presence of the cavity on the change of the crack width in the connection was investigated. It was found that due to the creation of an air cavity, the bearing capacity of the connection is reduced and it enters the failure range earlier, but the presence of the cavity can change the way of damage distribution in the connection so that some cracks are more open and others are closed. Also, the sliding of rebars increases due to the presence of holes in compression cycles, these changes increase the need for connection ductility. So that in the recent study, this slip shows an increase of up to 91%. By dividing the connection into 40 equal parts and placing the hole in different parts, the holes created at the joint of beam and column can be more destructive. On the other hand, the sensitivity is less than the central cavities. Also, the holes placed in the vicinity of the longitudinal bars, even with a small volume, can accelerate the destruction of the connection due to the intensification of the slip. It was found that the presence of a cavity can increase energy consumption, so that a cavity with a volume of 2.5% near the column can improve the average amount of energy loss by 1.6%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Connection rupture
  • Performance levels
  • Cyclic loading
  • Connection truss model
  • Air cavity

مراجع

[1] Dolatabadi, P.D., et al., System identification method by using inverse solution of equations of motion in time domain and noisy condition. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2020. 538: p. 122680.
[2] Ghafory-Ashtiany, M. and M. Ghasemi, System identification method by using inverse solution of equations of motion in frequency domain. Journal of vibration and control, 2013. 19(11): p. 1633-1645.
[3] Dolatabadi, P.D., et al., Sensitivity of beam-column element stiffness matrix to the crack parameters. Journal of Vibroengineering, 2018. 20(4): p. 1708-1719.
[4] Alath, S., Modeling inelastic shear deformation in reinforced concrete beam-column joints. 1995.
[5] Beres, A., et al., Experimental results of repaired and retrofitted beam-column joint tests in lightly reinforced concrete frame buildings. Technical Rep. No. NCEER-92, 1992. 25.
[6] Biddah, A. and A. Ghobarah, Modelling of shear deformation and bond slip in reinforced concrete joints. Structural engineering and mechanics: An international journal, 1999. 7(4): p. 413-432.
[7] Anderson, M., D. Lehman, and J. Stanton, A cyclic shear stress–strain model for joints without transverse reinforcement. Engineering Structures, 2008. 30(4): p. 941-954.
[8] Ricci, P., et al., Experimental tests of unreinforced exterior beam–column joints with plain bars. Engineering Structures, 2016. 118: p. 178-194.
[9] Shayanfar, J., H.A. Bengar, and A. Parvin, Analytical prediction of seismic behavior of RC joints and columns under varying axial load. Engineering Structures, 2018. 174: p. 792-813.
[10] Sharma, A., R. Eligehausen, and G. Reddy, A new model to simulate joint shear behavior of poorly detailed beam–column connections in RC structures under seismic loads, Part I: Exterior joints. Engineering Structures, 2011. 33(3): p. 1034-1051.
[11] Girgin, S.C., İ.S. Misir, and S. Kahraman, Seismic performance factors for precast buildings with hybrid beam-column connections. Procedia engineering, 2017. 199: p. 3540-3545.
[12] Mohemmy, M. and V. Broujerdian, Valid simulation of bond-slip behavior between concrete and reinforcement. Journal of Civil and Environmental Engineering, 2021. 50(101): p. 73-82.
[13] Pantelides, C.P., et al., Seismic performance of reinforced concrete building exterior joints with substandard details. Journal of Structural Integrity and Maintenance, 2017. 2(1): p. 1-11.
[14] Zhang, X. and B. Li, Seismic performance of exterior reinforced concrete beam-column joint with corroded reinforcement. Engineering Structures, 2021. 228: p. 111556.
[15] Al-Bayati, A.F., Shear strength of reinforced concrete beam–column joints. Asian Journal of Civil Engineering, 2022: p. 1-33.
[16] Mousavi, S.S. and M. Dehestani. Influence of mixture composition on the structural behaviour of reinforced concrete beam-column joints: A review. in Structures. 2022. Elsevier.
[17] Liu, T., et al., Machine-learning-based models to predict shear transfer strength of concrete joints. Engineering Structures, 2021. 249: p. 113253.
[18] Sudarshan, N. and T. Chandrashekar Rao, Vibration Impact on Fresh Concrete of Conventional and UHPFRC. International Journal of Applied Engineering Research, 2017. 12(8): p. 1683-1690.
[19] Bowers, J.T., Nonlinear cyclic truss model for beam-column joints of non-ductile RC frames. 2014, Virginia Tech.
[20] SAP, V., 15.2. 1, CSI Analysis Reference Manual for SAP2000, ETABS, SAFE, and CSiBridge. Computers and Structures, Inc, 2013.
[21] Dodd, L. and J. Restrepo-Posada, Model for predicting cyclic behavior of reinforcing steel. Journal of structural engineering, 1995. 121(3): p. 433-445.
[22] Lowes, L.N. and A. Altoontash, Modeling reinforced-concrete beam-column joints subjected to cyclic loading. Journal of Structural Engineering, 2003. 129(12): p. 1686-1697.
[23] Peer, P., Ground motion database. Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2014.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 24 تیر 1401
  • تاریخ بازنگری: 29 مهر 1401
  • تاریخ پذیرش: 01 آبان 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار