رفتار لرزه‌ای دیوارهای برشی بتنی با میلگردهای دارای وصله و غلاف

حسن‌خانی, جلال; شافعی, عرفان; سجودی زاده, رضا; قادری, سید جمیل

doi:10.22065/jsce.2023.381530.3031

رفتار لرزه‌ای دیوارهای برشی بتنی با میلگردهای دارای وصله و غلاف

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

جلال حسن‌خانی ¹

عرفان شافعی ²

رضا سجودی زاده ³

سید جمیل قادری ⁴

¹ دانشجوی دکتری، گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مهاباد، مهاباد،ایران

² دانشیار، دانشکده محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران.

³ استادیار گروه مهندسی عمران ، واحد مهاباد ، دانشگاه آزاد اسلامی ، مهاباد، ایران

⁴ استادیار، گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مهاباد، مهاباد، ایران

10.22065/jsce.2023.381530.3031

چکیده

دیوارهای برشی بتنی به عنوان یکی از اعضای اصلی باربر جانبی در صنعت ساختمان کاربرد گسترده ای دارند. محدودیت‌های اجرایی باعث می‌شود دیوار عموما با وصله پوششی اجرا گردد. وجود وصله پوششی امکان لغزش را برای میلگرد طولی در ناحیه اتصال فراهم می‌سازد که درصورت رخداد لغزش منجر به کاهش شکل پذیری و عملکرد لرزه‌ای نامطلوب دیوار می‌گردد. برای بررسی دقیقتر این موضوع پس از صحت سنجی نتایج عددی حاصله با نتایج آزمایشگاهی تحقیقات پیشین، رفتار 24 مدل دیوار که به لحاظ قطر میلگرد طولی، طول وصله پوششی، درصد میلگرد عرضی و جداسازی میلگرد از بتن با یکدیگر متفاوت هستند به صورت عددی و المان محدود مورد مطالعه قرار گرفت. مدلهای انتخابی با درنظر گرفتن مقاومت پیوند و لغزش در ناحیه اتصال با روش های تحلیلی عددی و المان محدود تحت بار ثقلی و بار جانبی چرخه‌ای استاتیکی مورد بررسی قرار گرفت. با مقایسه نتایج بدست آمده شامل منحنی های هیسترزیس، شکل پذیری، استهلاک انرژی، کرنش میلگرد و گسترش ترک ها با دیوار با میلگرد یکپارچه نشان داد که در دیوار های دارای وصله وجود وصله پوششی میلگرد طولی باعث لغزش میلگرد در ناحیه اتصال شده و در دیوارهای با میلگرد قطر 18 و 20 میلیمتر شکل پذیری در حدود 2 برابر کاهش یافت. نتایج نشان داد شکل پذیری دیوارهای دارای وصله را می‌توان با استفاده از روش غلافگذاری تا حد 50% افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

دیوار برشی بتنی

رفتار لرزه ای

وصله پوششی میلگرد طولی

غلاف

لغزش میلگرد

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله English

Seismic behavior of concrete shear wall with lap-spliced rebar and sleeve

نویسندگان English

Jalal Hasankhani ¹

Erfan Shafei ²

Reza SojoudiZadeh ³

Seyed Jamil Ghaderi ⁴

¹ PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Mahabad Branch, Islamic Azad University,Mahabad, Iran

² Associate Professor, Department of Environmental Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, Iran.

³ Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Mahabad Branch Islamic Azad University, Mahabad, Iran

⁴ Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Mahabad Branch Islamic Azad University, Mahabad, Iran

چکیده English

Reinforced concrete shear walls have a wide range of applications as one of the main lateral load-bearing elements in the construction industry. Implementation constraints often require the use of longitudinal rebar lap-spliced. The presence of rebar lap-spliced allows for longitudinal rebar slippage in the connection zone, which, if it occurs, leads to a reduction in ductility and undesirable seismic performance of the wall. To further investigate this issue, after validating the numerical results with obtained previous laboratory experiments, the behavior of 24 wall models with different longitudinal rebar diameters, lap-spliced lengths, percentage of longitudinal rebar, and rebar debonding were studied numerically and using finite element analysis. The selected models, considering bond strength and slippage at the connection zone, were examined under gravity and cyclic lateral loading using numerical and finite element methods. By comparing the obtained results, including hysteretic curves, ductility, energy dissipation, rebar strain, and crack propagation, with walls using continuous rebar, it was demonstrated that the presence of lap-spliced in the wall causes rebar slippage in the connection zone. Additionally, in walls with 18mm and 20mm rebars diameter, ductility was reduced by approximately 2 times. The results indicated that the ductility of walls with lap-spliced can be increased by up to 50% using debonding methods.

کلیدواژه‌ها English

reinforced concrete shear wall

seismic performance

over-lapping rebar lap splice

sleeving

rebar bond-slip

[1] Parsafar S, Vahid S, Tosee R,. (2021). Dynamic Behavior of RC Wall with Replaceable Connections Under Explosion Load Effect ARTICLE INFO ABSTRACT. Journal of Structural and Construction Engineering 8:170–192. https://doi.org/10.22065/jsce.2021.236934.2176

[2] Kheyroddin A, Tarighi P, Pachideh G, Hashemi S. (2020). E‌xperimental Study of Mechanical Splices of Tensile Reinforced Concrete Beams Under Bending‌. Sharif Journal of Civil Engineering 2:107-117. DOI:10.24200/J30.2020.54320.2630

[3] Yousefi F, Oskouei A, Maadani S. (2017). Comparison of Ductility in the Shear Walls Reinforced with GFRP and Steel Rebars. Journal of Structural and Construction Engineering 5:188–199. https://doi.org/ 10.22065/JSCE.2017.74841.1059

[4] Campione G, Cucchiara C, Mendola L la, Papia M. (2004). Experimental Investigation on local Bond-Slip Behaviour in Lightweight Fiber Reinforced Concrete Under Cyclic Actions. The World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, B.C., Canada. Paper No. 2087

[5] Desnerck P, Lees JM, Morley CT (2015). Bond behaviour of reinforcing bars in cracked concrete. Constr Build Mater 94:126–136. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.06.043

[6] Wallace JW, Massone LM, Bonelli P, et al (2012). Damage and implications for seismic design of RC structural wall buildings. Earthquake Spectra. 28(1_suppl1): 281. https://doi.org/10.1193/1.4000047

[7] Hong S, Park SK. (2012). Uniaxial bond stress-slip relationship of reinforcing bars in concrete. Advances in Materials Science and Engineering. Volume 2012, Article ID 328570, 12 pages https://doi.org/10.1155/2012/328570

[8] Murray JA, Hecht E, Sasani M (2016) Modeling Bar Slip in Nonductile Reinforced Concrete Columns. Journal of Structural Engineering. Volume 142, Issue 10 . https://doi.org/10.1061/(asce)st.1943-541x.0001551

[9] Wu Y-F, Zhao X-M (2013) Unified Bond Stress–Slip Model for Reinforced Concrete. Journal of Structural Engineering. 139:1951–1962. https://doi.org/10.1061/(asce)st.1943-541x.0000747

[10] Bao Y, Lew HS, Sadek F, Main J A. (2013). Simple Means for Reducing the Risk of Progressive Collapse. ACI Concrete International. 35(12):33-38.

[11] Elsayed WM, Abdel Moaty MAN, Issa ME (2016) Effect of reinforcing steel debonding on RC frame performance in resisting progressive collapse. HBRC Journal 12:242–254. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2015.02.005

[12] Shimazaki K. (2002). De-Bonded Diagonally Reinforced Beam for Good Repairability. 12th European Conference on Earthquake Engineering. Paper 258. DOI:10.3130/aijs.67.83_2

[13] Ibrahim AI, Wu G, Sun Z, Cui H (2017). Cyclic behavior of concrete columns reinforced with partially unbonded hybrid. Eng Struct 131:311–323. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.11.002

[14] Hussien OF, Elafandy THK, Abdelrahman AA, et al (2012). Behavior of bonded and unbonded prestressed normal and high strength concrete beams. HBRC Journal 8:239–251. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2012.10.008

[15] Mousa MI (2016) Effect of bond loss of tension reinforcement on the flexural behaviour of reinforced concrete beams. HBRC Journal 12:235–241. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2015.01.003

[16] Guoshan X, Zhen W, Bin W. (2017). Seismic performance of precast shear wall with sleeves connection based on experimental and numerical studies. Engineering Structures. 150:346-358. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.06.026

[17] Ekkachai Y, Pongsak W, Panumas S, Kaffayatullah K. (2023). Cyclic Behavior of Different Connections in Precast Concrete Shear Walls: Experimental and Analytical Investigations. Buildings. 13(6):1433. https://doi.org/10.3390/buildings13061433

[18] Min W, Xiang L, Hongtao L. (2020). Seismic performance of precast short-leg shear wall using a grouting sleeve connection. Engineering Structures. 208:1-15. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110338

[19] P. S. Wong, F.J. Vecchio, H. Trommels (2013). Vector2 & Formworks user’s manual, second edition.

[20] American Concrete Institute. (2019). 318-19 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary.

[21] Mahrenholtz C, Eligehausen R. (2014). Numerical Simulation of Column to Foundation Connections With Reduced Anchorage Lengths Loaded Monotonically and Cyclically. Tenth U.S. National Conference on Earigethquake Engineering Frontiers of Earthquake Engineering. Anchorage, Alaska.

[22] China Architecture & Building Press. (2015). JGJ/T101—2015. Specification for seismic test of buildings. Beijing.

[23] Gu Q, Dong G, Wang X, et al (2019). Research on pseudo-static cyclic tests of precast concrete shear walls with vertical rebar lapping in grout-filled constrained hole. Eng Struct 189:396–410. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.03.069

[24] Eligehausen R, El~qchausen R, Popov IEP, Bertero V v. (1982). Local Bond stress slip relationship of deformed bars under generalized excitations.