مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی آزمایشگاهی و عددی مدل بست‌وبند سه‌بعدی سرشمع بتن‌آرمه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد سازه، دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران
2 دانشیار، دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده
سرشمع‌ها برای انتقال نیرو از یک یا چند ستون به گروهی از شمع‌ها استفاده می‌شوند. با وجود اهمیت آن‌ها در سازه، اکثر آیین‌نامه‌ها یک روش طراحی که منجر به‌درک واضحی از مقاومت و رفتار این المان شود را ندارند. بعضی از آیین‌نامه‌ها فرض می‌کنند که یک سرشمع مثل تیری خمشی روی شمع‌ها عمل می‌کند. این روش در پیش‌بینی رفتار و مد خرابی سر‌شمع‌های بتنی دارای ضعف است. مدل بست ‌و بند با ایجاد درک درست از این رفتار و بهبود طراحی‌های پیشین برای نواحی آشفته تنش مطرح شد. در ویرایش جدید آیین‌نامه آمریکا ACI 318-19 ضوابط مدل بست ‌و ‌بند تکمیل‌تر شده است و اثر محصوریت در مقاومت فشاری محاسباتی بتن در نواحی گرهی و بست‌ها لحاظ می‌شود. در این تحقیق دو نمونه سرشمع تحت بار قائم مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفتند. هر دو نمونه دارای 4ردیف میلگرد در هر راستا بودند، با این تفاوت که نمونه اول دارای چیدمان میلگرد متمرکز و نمونه دوم دارای چیدمان میلگرد یکنواخت بود. نمونه اول با روش بست ‌و بند آیین‌نامه آمریکا ACI 318-19 تحلیل شد. همچنین رفتار هردو نمونه‌ تحت بار با روش اجزای محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. ظرفیت باربری‌ بدست آمده از مدل بست و بند نسبت به مطالعات آزمایشگاهی و عددی محافظه کارانه بود. مد شکست نهایی نمونه ها بصورت برش دو طرفه مشاهده گردید. نمونه سرشمع با چیدمان یکنواخت میلگرد ظرفیت باربری و ظرفیت تغییرشکل بیشتری را نسبت به چیدمان متمرکز نشان داد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental and numerical Investigation on 3D strut & tie model of concrete pile caps

نویسندگان English

mojtaba ahmadi 1
Reza Morshed 2
1 Master of Structural Engineering,, Civil Engineering Department, Yazd University, Yazd,, ,Iran
2 Associate Professor, Civil Engineering Department, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده English

Pile caps are used to transfer forces from one or more columns to a group of piles. Despite their importance in the structure, most Codes do not have a certain design method that leads to a clear understanding of resistance and behaviour of these elements. Strut & Tie model was proposed by creating a correct understanding of this behaviour and improving the previous design provisions for discontinuity regions. In the new edition of the American Building Code, ACI 318-19, the confinement effect is taken into account in calculation of compressive strength; so designing with the S&T method in three-dimensional model turn outs to be more economical and effective. In this research, 2 samples of Pile caps were tested in laboratory. The first sample had a concentrated rebar arrangement and the second sample had a uniform rebar arrangement. Both samples had 4 rows of rebar in each direction. The first sample was analyzed by ACI 318-19 S&T method. Also the behaviour of both Samples were evaluated by the finite element method. The loading capacity obtained from the S&T model was lower and more conservative than the other two methods. All piles had failed in shear mode and the failure had started from the bottom node on the bearing support. The Sample with uniform arrangement of rebar showed more load and displacement capacity than the sample with concentrated rebar arrangement.

کلیدواژه‌ها English

Pile cap
Strut &
tie method
Shear strength
Experimental Investigation
Reinforced concrete
[1]          Blevot, J., Frémy, R. (1967) Semelles sur pieux. Annales, Institut Technique du Bâtiment et des Travaux Publics (Paris) 20(230):223–295.
[2]          Clarke, J. L. (1973). Behaviour and design of pile caps with four piles, Cement and Concrete Assoc. , London.
[3]          Gogate, A. B., & Sabnis, G. M. (1980). Design of thick pile caps. ACI Journal, 77(1), 18-22.
[4]          Adebar, P., Kuchma, D., & Collins, M. P. (1990). Strut-and-tie models for the design of pile caps: An experimental study. ACI Structural Journal, 87(1), 81-92.
[5]          Susuki, K., OtsukiI, K., & Tsubata, T. (1999). Influence of bar arrangement on ultimate strength of four-pile caps. Transactions of the Japan Concrete Institute, 20, 195-202.
[6]          Susuki, K., OtsukiI, K., & Tsubata, T. (2000). Experimental study on four-pile caps with taper. Transactions of the Japan Concrete Institute, 21, 327-334.
[7]          Susuki, K., OtsukiI, K., & Tsubata, T. (2001). Influence of edge distance on failure mechanism of pile caps. Transactions of the Japan Concrete Institute, 22, 361-368.
[8]          Bloodworth, A. G., Jackson, P. A., & Lee, M. M. (2003). Strength of reinforced concrete pile caps. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, 156(4), 347-358.
[9]          Miguel, M. G., Takeya, T., & Giongo, J. S. (2008). Structural behaviour of three-pile caps subjected to axial compressive loading. Materials and structures, 41(1), 85-98.
[10]        Delalibera, R., & Giongo, J. (2008). Deformações nas diagonais comprimidas em blocos sobre duas estacas. Revista IBRACON de estruturas e materiais, 1, 121-157.
[11]        Gu, Q., Sun, C. F., & Peng, S. M. (2009). Experimental study on deep four-pile caps with different reinforcement layouts based on 3D strut-and-tie analogy. Key Engineering Materials,
[12]        Adebar, P., & Zhou, L. (1996). Design of deep pile caps by strut-and-tie models. ACI Structural journal, 93, 437-448.
[13]        Guo, H. (2015). Evaluation of Column Load for Generally Uniform Grid-Reinforced Pile Cap Failing in Punching. ACI Structural Journal, 112(2).
[14]        Miguel-Tortola, L., Pallarés, L., & Miguel, P. F. (2018). Punching shear failure in three-pile caps: Influence of the shear span-depth ratio and secondary reinforcement. Engineering Structures, 155, 127-143.
[15]        Park, J., Kuchma, D., & Souza, R. (2008). Strength predictions of pile caps by a strut-and-tie model approach. Canadian Journal of Civil Engineering, 35(12), 1399-1413.
[16]        Meléndez, C., Sagaseta, J., Miguel Sosa, P. F., & Pallarés Rubio, L. (2018). Refined 3D strut-and-tie model for analysis and design of four-pile caps. ACI Structural Journal.
[17]        Miguel-Tortola, L., Miguel, P. F., & Pallarés, L. (2019). Strength of pile caps under eccentric loads: Experimental study and review of code provisions. Engineering Structures, 182, 251-267.
[18]        Abdol-razzaq, K. S., Farhood, M. A. (2019). Design-oriented testing and modeling of reinforced concrete pile caps, KSCE Journal of Civil Eng., Springer, 23(8), 3509-3524.

  • تاریخ دریافت 20 خرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 26 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 06 آذر 1402