بررسی آزمایشگاهی تأثیر جهت خم میلگردهای انتظار ستون در پی بر روی عملکرداتصال ستون به پی

ناصری فرد, محمد حسین; مرشد, رضا; اسلامی حسن آبادی, ابوالفضل

doi:10.22065/jsce.2025.487159.3563

بررسی آزمایشگاهی تأثیر جهت خم میلگردهای انتظار ستون در پی بر روی عملکرداتصال ستون به پی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

محمد حسین ناصری فرد ¹

رضا مرشد ²

ابوالفضل اسلامی حسن آبادی ²

¹ دانشجوی دکترا، دانشکده عمران، دانشگاه یزد،یزد، ایران

² دانشیار، دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22065/jsce.2025.487159.3563

چکیده

در سیستم ‌سازه‌ای ساختمانی، ستون‌ها نقش انتقال نیروهای‌وارده بر سازه به فونداسیون را بر عهده دارند. از این رو نحوه‌ی اتصال ستون‌ها به فونداسیون دارای اهمیت بسیار زیادی می‌باشد که تأثیر بسزایی در مقاومت سازه دارد. تا قبل از ویرایش اخیر ACI 318، حالت رایج خم انتهایی میلگردهای ریشه ستون در فونداسیون به صورت 90 درجه و به سمت بیرون در نظر گرفته می‌شد. لکن در ACI318-19 خم ریشه‌ی ستون به صورت 90 درجه و به سمت مرکز ستون (داخل) الزام شده است. بر این اساس در ویرایش سال 99 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان نیز جهت خم میلگردهای ریشه‌ی ستون در فونداسیون به سمت داخل در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه مطالعات انجام‌یافته تا‌کنون شامل بررسی تأثیر جهت خم در میلگردهای ریشه‌ی ستون‌ها در فونداسیون نبوده، لازم است تا مطالعات و بررسی‌هایی به منظور بررسی تأثیر جهت خم میلگردهای ریشه‌ی ستون بر مقاومت ستون انجام گیرد. در پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر جهت خم ریشه‌ی ستون (به سمت داخل یا خارج)، 6 مدل با ابعاد ستون یکسان و با در نظر گرفتن درصدهای مختلف میلگردهای طولی در ستون‌ها، تحت آزمایش قرار گرفتند. بر اساس نتایج به دست آمده، ظرفیت باربری نمونه‌های ستون با خم میلگرد به سمت داخل افزایش ناچیزی (در حدود 1 تا 5 درصد) نسبت به نمونه‌های ستون با خم میلگرد به سمت خارج نشان دادند. همچنین در نمونه‌هایی که خم ریشه‌ی ستون به سمت داخل هسته‌ی ستون بوده، زوال مقاومت در دریفت‌های بالاتر اتفاق افتاده است . بر این اساس هرچند رفتار نمونه‌های دارای خم داخل بهتر از نمونه‌های با خم بیرون است ولی نمی‌تواند الزام آیین‌نامه به خم داخل را توجیه نماید. به ویژه آنکه خم تمامی میلگردهای ریشه ستون‌ها به سمت داخل از نظر اجرایی با دشواری‌هایی همراه است

کلیدواژه‌ها

ستون

بتن آرمه

میلگردهای ریشه

جهت خم میلگرد

اتصال ستون به فونداسیون

موضوعات

تحلیل، طراحی و اجرای سازه های بتنی

عنوان مقاله English

Experimental investigation into the effect of hook orientation of longitudinal rebars in columns on the performance of column-foundation connections

نویسندگان English

mohammad hossein naserifard ¹

Reza Morshed ²

abolfazl eslami hassanabadi ²

¹ PhD candidate, civil Eng. department, Yazd university, Yazd,, Iran

² Associate Professor, Civil Engineering Department, Yazd University, Yazd, Iran

چکیده English

In a structural building system, columns play a crucial role in transferring the forces exerted on the structure down to the foundation. Consequently, the method used to connect the columns to the foundation is vital, as it greatly influences the structural strength. Prior to the recent version of ACI 318, the typical approach for the hook orientation of column bars in the foundation was to bend at 90 degrees outward. However, in ACI 318-19, the requirement has shifted to a 90-degree bend towards the center of the column (inward). As a result, the 1399 edition of the 9th topic of the National Building Regulations now mandates that the hook orientation of the column reinforcing bars in the foundation be directed inward. Considering that previous studies have not examined the effect of hook orientation of the column reinforcements in the foundation, further research are needed to explore it. In this study, to assess the effect of hook orientation of the column bars (either inward or outward) on the performance of column-foundation connection, six specimens were built with identical dimensions and different percentages of longitudinal reinforcement in the columns. The results indicate that the load-carrying capacity of columns with longitudinal reinforcement bent inward exhibited a minor increase (ranging from 1 to 5%) in comparison to those with outward hooks. Where the column hook orientation of bars was directed inward toward the core, strength deterioration was postponed at greater drifts. This indicates that while the performance of the samples with an inward hooks is superior to those with an outward hooks, the difference was not significant to justify the code obligation for an inward orientation. Particularly, orienting the hook inward the column core at the column-foundation connections could come with difficulties in real field construction.

کلیدواژه‌ها English

Reinforced Concrete

Column

Root Bars

Rebar hook orientation

Column To Foundation joint

[1] Moehle, J. P. (2015). Seismic design of reinforced concrete buildings (Vol. 814). New York: McGraw-Hill Education.

[2] Nilsson, I. H., & Losberg, A. (1976). Reinforced concrete corners and joints subjected to bending moment. Journal of the Structural Division, 102(6), 1229-1254.

[3] Mahrenholtz, C., Akguzel, U., Eligehausen, R., & Pampanin, S. (2014). New design methodology for seismic column-to-foundation anchorage connections. ACI Structural Journal, 111(5), 1179.

[4] Witushynsky, N., & Sneed, L. (2013). Evaluation of the Orientation of 90° and 180° Reinforcing Bar Hooks in Wide Members.

[5] Fan, J.-J., Feng, D.-C., Wu, G., Hou, S., & Lu, Y. (2020). Experimental study of prefabricated RC column-foundation assemblies with two different connection methods and using large-diameter reinforcing bars. Engineering Structures, 205, 110075.

[6] Truong, G. T., Choi, K.-K., & Kim, H.-S. (2017). Punching-shear behaviors of RC-column footings with various reinforcement and strengthening details. Engineering Structures, 151, 282-296.

[7] Schmidt, P., Ungermann, J., & Hegger, J. (2021). Contribution of concrete and shear reinforcement to the punching shear resistance of column bases. Engineering Structures, 245, 112901.

[8] Hegger, J., Ricker, M., Ulke, B., & Ziegler, M. (2007). Investigations on the punching behaviour of reinforced concrete footings. Engineering Structures, 29(9), 2233-2241.

[9] Zhou, Y., Yang, J., Luo, X., Hwang, H.-J., Chen, H., Sun, J., Yi, W., & Kang, S.-M. (2022). Pendulum impact loading tests of precast concrete columns with various column base connections. Engineering Structures, 252, 113736.

[10] Pul, S., Senturk, M., Ilki, A., & Hajirasouliha, I. (2021). Experimental and numerical investigation of a proposed monolithic-like precast concrete column-foundation connection. Engineering Structures, 246, 113090.

[11] Khateeb, B. M., Siddiqui, N. A., Almusallam, T. H., Abbas, H., & Al-Salloum, Y. A. (2020). Behavior of novel CFST circular column-to-foundation connections under cyclic loading. Engineering Structures, 221, 111051.

[12] Won, D., Lee, J., Seo, J., Kang, Y.-J., & Kim, S. (2020). Hysteretic performance of column-footing joints with steel composite hollow RC columns under cyclic load. Journal of Building Engineering, 29, 101165.

[13] Miralami, M., Esfahani, M. R., & Tavakkolizadeh, M. (2019). Strengthening of circular RC column-foundation 14 with GFRP/SMA bars and CFRP wraps. Composites Part B: Engineering, 172, 161-172.

[13] Pereiro-Barceló, J., Bonet, J. L., Rueda-García, L., & Ciurana-Tatay, Á. (2022). Behaviour of retrofited precast UHPC and Ni-Ti SMA column-to-foundation connection with CFRP wrapping layers. Construction and Building Materials, 323, 126536.

[15] Wang, X., Xu, T., Liu, J., Wang, S., & Chen, Y. F. (2020). Seismic performance of high-strength anchor rebar column-foundation connection for CFST. Journal of Constructional Steel Research, 173, 106269.

[16] Simões, J. T., Faria, D. M., Ruiz, M. F., & Muttoni, A. (2016). Strength of reinforced concrete footings without transverse reinforcement according to limit analysis. Engineering Structures, 112, 146-161.

[17] Khaksefidi, S., & Ghalehnovi, M. (2021). The effect of concrete type and rebar diameter on bond strength in reinforced concrete structures. Journal of Structural and Construction Engineering, 8(Special Issue 1), 367-387.

[18] Wu, D., Ding, Y., Su, J., Li, Z.X., Zong, L. and Feng, K., (2021). Effects of tie detailing configurations on reinforcement buckling and seismic performance of high-strength RC columns. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 147, p.106791.

[19] Guan, D., Chen, Z., Liu, J., Lin, Z. and Guo, Z., (2021). Seismic performance of precast concrete columns with prefabricated UHPC jackets in plastic hinge zone. Engineering Structures, 245, p.112776

[20] Haber, Z.B., Saiidi, M.S. and Sanders, D.H., (2014). Seismic performance of precast columns with mechanically spliced column-footing connections. ACI Structural Journal, 111(3), pp.639-650

[21] ASTM E2126. (2019). Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings. West Conshohocken, PA, USA: ASTM International.