مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

مقایسه تجربی رفتار وصله میلگردهای کششی با استفاده از کوپلر و جوش سربه‌سر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
چکیده
امروزه در اکثر سازه‌های بتن‌آرمه از وصله پوششی استفاده می‌شود که به‌دلیل محدودیت‌های کاربرد این نوع وصله، استفاده از روش‌های جایگزین وصله رایج پوششی امری اجتناب‌ناپذیر است. در این راستا می‌توان به اتصالات مکانیکی مناسب و یا وصله جوشی سربه‌سر به‌عنوان روش جایگزین وصله پوششی، اشاره کرد. هرکدام از این وصله‌ها ممکن است ازنظر پارامترهای مختلف، نسبت به یکدیگر برتری داشته باشند لذا با توجه به کمبود مطالعات تجربی درزمینه مقایسه رفتار کوپلر استاندارد و جوش سربه‌سر، مطالعه و تحقیق آزمایشگاهی در مورد این نوع از وصله‌ها و شناخت مزایا، معایب آن‌ها نسبت به یکدیگر ضرورت می‌یابد. بدین منظور در این تحقیق، رفتار تجربی وصله میلگردهای کششی با استفاده از کوپلر و جوش سربه‌سر مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. میلگردهای مورد استفاده‌ در این تحقیق از نوع میلگرد آج 400 (A3) است. تعداد کل نمونه‌های مورد استفاده‌ در آزمایش‌ها، 36 نمونه بود. از هرکدام از میلگردهای با قطر 16، 18، 20 و 22 میلی‌متر یک نمونه به‌عنوان نمونه‌های بدون وصله، چهار نمونه به‌عنوان نمونه‌های دارای وصله کوپلری و چهار نمونه دیگر به‌عنوان نمونه‌های دارای وصله جوش سربه‌سر در نظر گرفته شد. نصف نمونه‌های وصله‌شده، بدون محصورشدگی در بتن و نصف دیگر این نمونه‌ها، محصور در بتن بودند که جهت استفاده در آزمایش کشش مستقیم و فرایند تصویر‌برداری دیجیتال در نظر گرفته شد. پس از انجام آزمایش‌ها، مقایسه پارامترهای مختلف بین وصله‌های مکانیکی و جوش سربه‌سر انجام شد. به عنوان مثال و به طور میانگین می‌توان گفت نمونه‌های با وصله مکانیکی و جوش سر‌به‌سر نسبت به نمونه‌های وصله‌نشده به ترتیب حدود 19 و 29 درصد کاهش شکل‌پذیری داشته‌اند که نشان‌دهنده شکل‌پذیری بیشتر وصله مکانیکی نسبت به جوش سر‌به‌سر است. علاوه‌بر‌این، به طور میانگین می‌توان گفت نمونه‌های با وصله مکانیکی و جوش سر‌به‌سر نسبت به نمونه‌های وصله‌نشده به ترتیب 22 و 25 درصد کاهش جذب انرژی داشته‌اند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental Comparison of the Behavior of Tensile Rebar Splices Using Coupler and Forge Welding

نویسندگان English

Hamed Karamlu 1
Mostafa Moghadasi 2
1 MSc,Faculty of Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
2 Assistant professor, Faculty of Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
چکیده English

The use of alternative methods for the conventional method of lap splicing is inevitable. It can be referred to as coupler or gas pressure welding (GPW) with acceptable behavior in structural elements as an alternative method. Each standard coupler or GPW splice may be superior to each other in terms of different parameters. So, because of the lack of empirical studies in the field of comparing the behavior of the standard coupler and GPW splices, experimental research on this type of splice and the recognition of the advantages, and disadvantages of implementing each other is necessary. To this end, the experimental behavior of tensile rebar splices using couplers and GPW method was investigated. The rebars used in this study were of type S400. The total number of samples used in the experiments was 36. For each of rebars with 16, 18, 20, and 22 mm diameters, one sample was considered as non-spliced sample, four samples were considered coupler splices samples, and four other samples were considered GPW samples, with half of the spliced samples, without enclosure in concrete, and the other half of these samples were enclosed in concrete. A total of four samples without splices, 16 with mechanical splices, and 16 with GPW were considered for use in direct tensile testing and digital imaging correlation process. Various parameters were compared between coupler and GPW splices. For example, and on average, it can be said that the samples with coupler and GPW splices had a ductility reduction of about 19 and 29 percent, respectively, compared to the non-spliced samples, which indicates that the mechanical coupler is more ductile than GPW. Furthermore, on average, it can be said that samples with coupler and GPW splices had a 22 and 25 percent reduction in energy absorption, respectively, compared to non-spliced samples.

کلیدواژه‌ها English

Mechanical coupler splice
Gas pressure welding splice (GPW)
Stiffness
Absorbed energy
Ductility
Digital Image Correlation (DIC)
[1]    Kheyroddin, A. and Famili, H. and Shirinsokhan, H. and Delnavaz, M. (2017). Introduction of new methods of reinforcing splices in reinforced concrete structures. Tehran: Journal of Iranian Concrete Association.
[2]    Dahal, P.K. and Tazarv, M. (2020). Mechanical bar splices for incorporation in plastic hinge regions of RC members. Construction and Building Materials.
[3]    National Building Regulations No. 9. (2020). Design and Implementation of Reinforced Concrete Buildings.Tehran: National Building Regulations Office, Fourth Edition, Iran Development Publication.
[4]    American Concrete Institute (ACI). (2019). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19) and Commentary.
[5]    Kheyroddin, A. and Rouhi, S. and Dabiri, H. (2021). An experimental study on the influence of incorporating lap or forging (GPW) splices on the cyclic performance of RC columns. Engineering Structures, Volume 241: 112434.
[6]   Rodrigues, H. and Furtado, A. and Arˆede, A. and Vila-Pouca, N. and Varum, H. (2018). Experimental study of repaired RC columns subjected to uniaxial and biaxial horizontal loading andvariable axial load with longitudinal reinforcement welded steel bars solutions. Eng. Struct, Volume 155: 371386.
[7]    Lu, Z. and Huang, J. and Dai, Sh. and  Liu, J. and Zhang, M. (2019). Experimental study on a precast beam-column joint with double grouted splice sleeves. Eng. Struct, Volume 199: 109589.
[8]    Kheyroddin, A. and Mohammadkhah, A. and Dabiri, H. and Kaviani, A. (2020). Experimental investigation of using mechanical splices on the cyclic performance of RC columns. Structures, Volume 24: 717727.
[9]    Kheyroddin, A. and Dabiri, H. (2020). Cyclic performance of RC beam-column joints with mechanical or forging (GPW) splices; an experimental study. Structures, Volume 28: 25622571.
[10] Xin, G. and Xu, W. and Wang, Jin. and Yan, X. and Chen, Y. and Yan, W. and Li, J. (2021). Seismic performance of fabricated concrete piers with grouted sleeve joints and bearing-capacity estimation method. in Structures. Elsevier.
[11] Dabiri, H., & Kheyroddin, A. (2021). An experimental comparison of RC beam-column joints incorporating different splice methods in the beam. In Structures (Vol. 34, pp. 1603-1613). Elsevier.
[12] Dabiri, H., Kheyroddin, A., & Faramarzi, A. (2022). Predicting tensile strength of spliced and non-spliced steel bars using machine learning-and regression-based methods. Construction and Building Materials325, 126835.
[13] Ben-dahou, A., Ferrier, E., Gabor, A., Michel, L., Gardes, R., Boisson, R., ... & Dolo, J. M. (2024). Influence of rebar couplers on the cracking behavior of reinforced concrete beams. Nuclear Engineering and Design416, 112801.
[14] Jafar, j. and Yulianto, H. and Ambarwati, Z. and Musyaffa, M. F. (2025). Experimental Study on Flexural Performance of Reinforced Concrete Beams with Lap Splices and Threaded Coupler-type Mechanical Splice. International Journal of Integrated Engineering17(1), 247-259.
[15] Sharma, L. K. and Abdullah, W. and Niroula, S. and Budhathoki, N. and Ghannoum, W. M. (2025). Performance of Mechanical Couplers of High-Strength Reinforcing Bars under Inelastic Strain Demands. ACI Structural Journal122(1), 225-238.
[16] Shokrzadeh, M. R. and Nateghi‐Alahi, F. and Mansoori, M. R. and Javadi, P. (2025). Cold rolling versus rotating friction welding techniques in mechanical splices: Study of the inelastic cyclic behavior of reinforced concrete columns. Structural Concrete.
[17] Dahal, P. K., and Tazarv, M. (2020). Mechanical bar splices for incorporation in plastic hinge regions of RC members. Construction and Building Materials258, 120308.
[18] Zheng, Y. and Guo, Z. and Guan, D. and Zhang, X. (2018). Parametric study on a novel grouted rolling pipe splice for precast concrete construction. Construction and Building Materials166, 452-463.
[19] Dabiri, H. and Kheyroddin, Ali. and DallAsta, A. (2022). Splice methods used for reinforcement steel bars: A state-of-the-art review. Constr. Build. Mater, Volume 320: 126198.

  • تاریخ دریافت 13 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 19 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 18 تیر 1404