مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

مروری جامع بر پیشرفت‌های اخیر در طراحی، آزمایش و مدل‌سازی عددی سیستم‌های مهار در بتن

نوع مقاله : علمی مروری

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع)، تهران، ایران
2 دانش آموخته دکتری، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.585903.4020
چکیده
قابلیت اطمینان سازه‌های بتنی به‌طور مستقیم به عملکرد مهارهایی بستگی دارد که انتقال بار میان اجزای سازه‌ای را ممکن می‌سازند. این مقاله با رویکردی مروری، 107مطالعه برجسته اخیر در زمینه طراحی، آزمایش و مدل‌سازی عددی مهارهای تعبیه شده و کاشتنی را بررسی کرده تا تصویری منسجم از روندهای موجود، محدودیت‌های روش‌های رایج و چالش‌های پیش‌روی این حوزه ارائه دهد. در این چارچوب، روش طراحی ظرفیت بتن، که مبنای اصلی بسیاری از آیین‌نامه‌های نوین از جمله ACI 318 و EN 1992-4 به‌شمار می‌رود، از نظر توانایی در پیش‌بینی ظرفیت مهارها بررسی شده است. شواهد آزمایشگاهی نشان می‌دهد که این روش، با وجود سادگی و کاربرد گسترده، در همه شرایط پاسخ‌گوی رفتار واقعی مهارها نیست و به‌ویژه در مهارهای با عمق مدفون زیاد، بتن‌های با مقاومت بالا و مصالح نوین، با محدودیت‌هایی همراه است. در ادامه، کاربرد آرماتورهای سردار در اتصالات تیر-ستونبه‌عنوان جایگزینی کارآمد برای میلگردهای قلاب‌دار متداول بررسی شده و تأثیر پارامترهایی نظیر هندسه سر و آرماتورهای محصورکننده بر عملکرد آن‌ها ارزیابی شد. از سوی دیگر، گسترش استفاده از مهار کاشتنی، به‌ویژه مهارهای چسبی و پیچی، موجب پدید آمدن مودهای خرابی پیچیده‌ای شده است که تبیین آن‌ها با رویکردهای کلاسیک مبتنی بر مکانیک شکست الاستیک خطی ممکن نیست. بر همین اساس، در این مطالعه توانایی مدل‌سازی اجزای محدود سه‌بعدی، به‌ویژه با بهره‌گیری از مدل خرابی پلاستیسیته بتن و رویکردهای مبتنی بر میکروصفحه، در بازنمایی رفتار غیرخطی سیستم‌های مهار مرور شده است. جمع‌بندی مطالعات نشان می‌دهد که کمبود داده‌ها و فقدان مدل‌های جامع درباره رفتار بلندمدت مهارها، ظرفیت مهارهای تعبیه‌شده با عمق مدفون زیاد، بارگذاری‌های ترکیبی و مصالح پیشرفته، همچنان مانعی جدی در پیش‌بینی دقیق رفتار این سیستم‌هاست. از این‌رو، توسعه مدل‌های پیش‌بینی یکپارچه و چارچوب‌های طراحی مبتنی بر عملکرد می‌تواند مسیر اصلی پژوهش‌های آینده در این حوزه باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Advances in Design, Testing, and Numerical Modeling of Anchorage to Concrete Systems: A Comprehensive Review

نویسندگان English

sajad bijanvand 1
Shaahin Bidmeshki 1
Aliakbar Jahanitabar 2
1 َAssistant Professor, Faculty of Engineering, Imam Ali University, Tehran, Iran
2 PhD graduated, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

The structural integrity of concrete infrastructure relies directly on anchorages to transfer loads between components. This review examines 107 prominent recent studies on the design, experimental testing, and numerical modeling of cast-in and post-installed anchors, aiming to provide a cohesive overview of current trends, methodological limitations, and emerging challenges in this field. A primary focus is the Concrete Capacity Design (CCD) method, the foundational framework for modern codes such as ACI 318 and EN 1992-4. While widely adopted for its simplicity, experimental evidence shows the CCD method does not consistently capture true anchor behavior, exhibiting clear limitations with large embedment depths, high-strength concrete, and novel materials. The paper also investigates headed reinforcement in beam-column joints as a highly efficient alternative to conventional hooked bars, evaluating the impact of head geometry and confining reinforcement on joint performance. Furthermore, the increasing use of post-installed systems, particularly adhesive and screw anchors, has introduced complex failure modes that classical Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) cannot adequately explain. Accordingly, this study reviews advanced 3D finite element modeling techniques, emphasizing the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model and microplane approaches for simulating nonlinear anchorage behavior. A synthesis of the literature ultimately reveals that a scarcity of long-term empirical data and comprehensive models for deep embedment, combined loading conditions, and advanced materials remains a significant barrier. Developing unified predictive models and performance-based design frameworks is therefore essential for advancing future research in this field.

کلیدواژه‌ها English

Anchorage systems in concrete
Concrete Capacity Design (CCD)
Nonlinear fracture mechanics
Post-installed anchors
Reinforced Concrete

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 26 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 19 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 05 آبان 1405