مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی عددی اثر طول ورقه‌های کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند در تقویت اتصال تیر-ستون قاب‌های بتن‌آرمه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده
استادیار گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
10.22065/jsce.2026.579028.3949
چکیده
در این پژوهش، یک مطالعه عددی جامع با هدف بررسی کارایی ورقه‌های کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند در تقویت اتصالات تیر-ستون قاب‌های بتن‌آرمه انجام شده است. ابتدا کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند مورد استفاده از طریق فرآیند ساخت آزمایشگاهی تولید و رفتار مکانیکی آن با انجام آزمون‌های کشش، فشار و خمش مشخص شد تا داده‌های مصالح با دقت بالا در مدل‌سازی عددی به‌کار رود. سپس یک مدل اجزای محدود قاب سه‌بعدی، شامل مدل‌های غیرخطی برای بتن، میلگرد و کامپوزیت، توسعه یافت و با نتایج آزمایشگاهی معتبر، مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. پس از آن، اثر طول ورقه‌های کامپوزیت سیمانی در سه پیکربندی تقویت شامل جانبی، زیرین و ترکیبی ارزیابی شد و رفتار اتصال تحت بارگذاری یکنواخت تحلیل گردید. نتایج نشان می‌دهد که افزایش طول ورقه‌ها موجب افزایش محسوس در مقاومت بیشینه و سختی مؤثر اولیه می‌شود. همچنین، توزیع تنش در هسته اتصال یکنواخت‌تر شده، تنش‌های کششی بحرانی کاهش یافته و میزان آسیب تجمعی بتن در ناحیه بحرانی به‌طور قابل توجهی کنترل می‌شود. در این میان، پیکربندی ترکیبی با فراهم کردن هم‌زمان قیود جانبی و خمشی، بیشترین بهبود را با افزایش مقاومت 33 تا 59 درصد و افزایش ظرفیت جذب انرژی تا 72 درصد نسبت به اتصال مرجع ایجاد می‌کند. بر اساس یافته‌های پژوهش، استفاده هدفمند از کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند به‌عنوان ورقه تقویتی، راهکاری کارآمد و قابل اتکا برای ارتقای عملکرد اتصالات تیر-ستون در قاب‌های بتن‌آرمه محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Investigation of the Effect of HPFRCC Sheet Length on the Strengthening of Beam–Column Joints in Reinforced Concrete Frames

نویسنده English

Reza Khaleghi
Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
چکیده English

This study presents a comprehensive numerical investigation aimed at evaluating the effectiveness of High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite (HPFRCC) sheets in strengthening beam–column joints of reinforced concrete (RC) frames. The HPFRCC used in this research was first produced through a controlled laboratory fabrication process, and its mechanical properties were characterized via tensile, compressive, and flexural tests to ensure high fidelity material data for numerical modeling. A three dimensional frame finite element (FE) model incorporating nonlinear constitutive laws for concrete, reinforcing bars, and HPFRCC was then developed and validated against reliable experimental results. Subsequently, the influence of HPFRCC sheet length in three strengthening configurations—side, bottom, and combined—was examined under monotonic loading. The findings indicate that increasing the sheet length leads to notable improvements in peak load resistance and initial effective stiffness. The strengthened joints exhibit more favorable stress redistribution within the core region, reduced tensile stress concentrations, and significantly lower cumulative concrete damage. Among the evaluated configurations, the combined strengthening scheme provides the highest enhancement, resulting in a 33–59% increase in load bearing capacity and up to a 72% increase in energy absorption capacity compared to the unretrofitted reference joint. Overall, the results demonstrate that strategically applied HPFRCC sheets constitute an efficient and reliable method for enhancing the performance of RC beam–column joints.

کلیدواژه‌ها English

Reinforced concrete frame
HPFRCC
Strengthening
Beam Column Joint
Numerical Analysis

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 28 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 05 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 15 تیر 1405