ارزیابی رفتار اعضای سازه‌ای بتن‌آرمه تحت اثر بارهای یکنواخت با استفاده از مدل خرپایی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان

2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان

چکیده

 مدل خرپایی یک روش تحلیلی به‌منظور پیش‌بینی مقاومت اعضای بتن‌آرمه دارای نواحی ناپیوسته هندسی و یا استاتیکی است. در این مقاله امکان پیش‌بینی رفتار اعضای سازه‌ای بتن‌آرمه دارای نواحی ناپیوسته تحت اثر بارهای افزاینده یکنواخت با استفاده از مدل خرپایی این اعضا بررسی می‌شود. تأکید مطالعه بر تخمین بار شکست و تغییرمکان متناظر با این بار می‌باشد. به این منظور 23 نمونه اعضای سازه‌ای شامل دیوارهای برشی کوتاه، تیرهای عمیق و ستون‌های کوتاه که رفتار آنها توسط سایر محققین به‌طور تجربی مطالعه شده‌اند انتخاب شده؛ سپس مدل خرپایی و مدل اجزاء محدود سه‌بعدی آنها در نرم‌افزارABAQUS  تحلیل می‌شوند. نتایج تحلیلی به دست آمده از مدل خرپایی در مقایسه با نتایج تجربی نمونه‌های مورد مطالعه، نشان‌دهنده همبستگی مناسب بار شکست و تغییرمکان متناظر با آنها می‌باشد. همچنین منحنی‌های رفتاری به دست آمده از تحلیل مدل خرپایی تطابق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Reinforced Concrete Structural Members under Uniform Loads Using Truss Model

نویسندگان [English]

  • Houshang Dabbagh 1
  • Rizan Chobdarian 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Kurdistan
2 Ph.D. Student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, University of Kurdistan
چکیده [English]

Truss model is an analytical approach to predict the strength of reinforced concrete members with geometric or statical discontinuous regions. This study investigates the use of truss model to predict the structural behavior of reinforced concrete members with discontinuity areas under monotonic loading. The estimated failure load and its corresponding deformation are the main objective of this research. Twenty and three samples including short shear walls, short columns and deep beams tested by other researchers throughout the literature have been selected. Then their truss models as well as their three dimensional finite element models are analyzed using ABAQUS software. The comparison of experimental and analytical results shows fair correlation between them. Also, the structural response of samples estimated by truss model analysis is fairly acceptable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Truss model
  • finite element analysis
  • reinforced concrete
  • Discontinuity
[1] A. H. Nilson, D. Darwin, and W. D. Charles. “Design of Concrete Structures”. Fourteenth Edition, 2010.

[2] W. Ritter, “Die Bauweise Hennwbiqe” (The Hennebique System), Schweizerische Bauzeitung, Bd, XXXIII, No. 7, January 1899.

[3] E. Morsch, “Der Eisenbetonbique, Seine TheorieUndAnwendung”, (ReinforcedConcrete, Theory and Application), Verlag Konrad Wittwer, Stuttgart, 1912.

[4] J. A. Ramirez, and J. E. Breen., “Evaluation of a Modified Truss-ModelApproach for Beams in Shear”, ACI Structural Journal, pp. 562-571, 1991.

[5] P. Mueller, “Plastische Berechnung Von Stahlbetonscheiben Und Balken” (Plastic Analysis Of  Reinforced  Concrete  Deep  Beams and Beams),  Bericht  No.  83, Institute Fur Baustatik Und Konstrukton, Eth Zurich, 1978.

[6] J. Schlaich, K. Schaefer and M. Jennewein, ”Towards a Consistent Design  of Structural Concrete” journal of the Prestressed Concrete Institute, No 3, pp. 77-150, 1987.

[7] CSA Technical Committee on Reinforced Concrete Design, A23.3-04 Design of Concrete Structures, Canadian Standards Association, 1984.

[8] CEB-FIP Model Code, Design Code, Committee Euro-International DU Beton, 1990.

[9] AASHTO, LRFD Bridge Specifications, American Association of State Highway and Transportation   Officials, Washington, 1994.

[10] ACI Committee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI318-02) and Commentary (ACI318 R-02), American Concrete Institute, 2002.

[11] A. Arabzadeh, R. Aghayari, and A. Rahai. “Investigation of experimental and analytical shear strength of reinforced concrete deep beams”, International Journal of Civil Engineering, Vol.9, No. 3, 2009.

[12] A. Shah, E. Haq, and S. Khan,” Analysis and Design of Disturbed Region in Concrete Structures”, Procedia Engineering. 14.  Pp. 3317-3324, 2011.

[13] A. B. Shuraim, “Behavior and Shear Design Provisions of Reinforced Concrete D-region Beams”, College of Engineering (Civil Eng. Dept.), King Saud University, Riyadh, Saudi Arabia, pp. 65-74, 2013.

[14] D. J. Kim, J. Lee, Y. H. Lee. “Effectiveness Factor of Strut-and-Tie Model for Concrete Deep Beams Reinforced with FRP Rebars”, Department of Architectural Engineering, Kyung Hee University, pp.117-125, 2014.

[15] ACI Committee 318, "Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-11) and Commentary," American Concrete Institute, 2011.

[16] ABAQUS, Surperior Finite Element Analysis (FEM) Solutions, Providence. RI, USA, 2011.

[17] M. R. Salamy, H. Kobayashi and Sh. Unjoh, “Experimental and Analytical Study on RC Deep Beam Behavior under Monotonic Load”, 2003-2004.

[18] H. S. KIM, M. S. LEE and Y. S. SHIN, “ Structural Behaviors of Deep beams under Combined Axial and Bending Force”   College of Engineering,  Ewha Womans University, pp. 2212-2218, 2011.

[19] L. D. Lefas, M. D. Kotsovos, and N. N. Ambraseys, “Behavior of Reinforced Concrete Structural Walls: Strength, Deformation Characteristics, and Failure Mechanism”, ACI Structural Journal, pp. 23-31, 1990.

[20] J. Maier, B. Thurlimann,” Bruchversuche an Stahlbetanscheiben” Brikhauser Verlag Basel, 1985.

[21] J. Y.  Lee, S. Kono, and et al, “Softening behavior of RC Columns under Cyclic loading”, The 14th World Conference on Earthquake, 2008.

 [22] چوبداریان، ریزان، " تحلیل مدل STM اعضای بتن‌آرمه تحت بارهای ‌‌‌دوره‌ای" پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه کردستان، 1393.