مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی آزمایشگاهی خواص HPFRCC دارای ولاستونیت و مطالعه عددی مقاوم‌سازی اتصال تیر-ستون بتن‌آرمه با صفحات جانبی و المان‌های L-شکل پیش‌ساخته

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده
استادیار گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
10.22065/jsce.2026.580056.3960
چکیده
اتصالات تیر-ستون بتن‌آرمه در قاب‌های خمشی از جمله نواحی بحرانی سازه‌ها در برابر بارهای جانبی محسوب می‌شوند و عملکرد نامناسب آن‌ها می‌تواند منجر به کاهش شکل‌پذیری و ظرفیت باربری سازه گردد. در این پژوهش، امکان استفاده از المان‌های پیش‌ساخته بتن توانمند الیافی (HPFRCC) برای مقاوم‌سازی اتصالات تیر–ستون مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا خواص مکانیکی HPFRCC اصلاح‌شده با پودر ولاستونیت از طریق آزمایش‌های کشش مستقیم، خمش و فشار مورد ارزیابی قرار گرفت و طرح اختلاط مناسب برای استفاده در سیستم مقاوم‌سازی انتخاب شد. سپس یک مدل اجزای محدود از یک قاب بتن‌آرمه مقیاس 1:3 در نرم‌افزار Abaqus توسعه داده شد و با نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی گردید. در ادامه، تحلیل پارامتریک برای بررسی تأثیر سه آرایش مختلف مقاوم‌سازی شامل صفحات جانبی (S)، المان‌های L شکل (L) و سیستم ترکیبی C انجام شد. همچنین اثر طول ناحیه مقاوم‌سازی با استفاده از پارامتر بی‌بعد α، به‌صورت نسبت طول مقاوم‌سازی به عمق تیر، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد استفاده از سیستم‌های مقاوم‌سازی مبتنی بر HPFRCC می‌تواند ظرفیت باربری اتصال را به طور قابل توجهی افزایش دهد؛ به‌طوری‌که آرایش صفحات جانبی، المان‌های L شکل و سیستم ترکیبی به ترتیب حدود 14، 32 و 50 درصد افزایش ظرفیت را نسبت به حالت بدون مقاوم‌سازی نشان دادند. همچنین نتایج تحلیل‌ها نشان داد افزایش طول مقاوم‌سازی تا حدود 6/1α= موجب بهبود قابل توجه عملکرد اتصال می‌شود، در حالی که افزایش بیشتر این طول تأثیر محسوسی بر ظرفیت سازه ندارد. بر این اساس، مقدار از 6/1α= به عنوان طول مقاوم‌سازی برای دستیابی به عملکرد مناسب و استفاده اقتصادی از مصالح پیشنهاد می‌شود
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Characterization of Wollastonite Modified HPFRCC and Numerical Investigation of Strengthened Reinforced Concrete Beam–Column Joints Using Precast Side Plates and L Shaped Elements

نویسنده English

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

Reinforced concrete (RC) beam–column joints are among the most critical regions in moment-resisting frames subjected to lateral loading, and inadequate joint performance may significantly reduce the strength and ductility of structures. This study investigates the feasibility of using precast high-performance fiber-reinforced cementitious composite (HPFRCC) elements for strengthening RC beam–column joints. First, the mechanical properties of wollastonite-modified HPFRCC were experimentally evaluated through direct tensile, flexural, and compressive tests, and an appropriate mixture was selected for strengthening applications. Subsequently, a finite element model of a 1:3 scaled RC frame was developed in Abaqus and validated using available experimental results.A parametric study was then carried out to evaluate the effects of different strengthening configurations, including side plates (S), L-shaped elements (L), and a combined system ©. In addition, the influence of strengthening length was investigated using the dimensionless parameter α, defined as the ratio of strengthening length to beam depth. The results demonstrated that the proposed HPFRCC strengthening systems significantly improved the load-carrying capacity of the beam–column joint. The side plate, L-shaped, and combined strengthening systems increased the ultimate load capacity by approximately 14%, 32%, and 50%, respectively, compared with the unstrengthened specimen. Moreover, increasing the strengthening length up to α = 1.6 considerably enhanced the structural performance, whereas further increase in strengthening length had a negligible effect on the response. Therefore, α = 1.6 was identified as the strengthening length considering both structural efficiency and economical use of materials

کلیدواژه‌ها English

reinforced concrete frame
beam–column joint
HPFRCC
strengthening length
side plates
L-shaped elements
wollastonite

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 10 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 02 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 07 مرداد 1405