معرفی و بررسی اتصال جدید ستون طبقه انتقالی در ساختمان های ترکیبی در ارتفاع

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه دانشگاه سمنان، دانشکده عمران، سازه، سمنان، ایران

2 دانشیار دانشگاه سمنان، دانشکده عمران، سازه، سمنان، ایران

3 استاد دانشگاه سمنان، دانشکده عمران، سازه، سمنان، ایران

چکیده

ساختمان‌هایی که در طبقات آن‌ها نوع مصالح سازه تغییر کند، ساختمان‌های ترکیبی در ارتفاع نام دارند. معمولاً در این ساختمان‌ها طبقات پایین از نوع اسکلت بتنی و طبقات بالا از نوع اسکلت فولادی می‌باشند. به دلیل تغییر سختی آنی در طبقه انتقال و نامنظمی جرمی تحقیقاتی در مورد این ساختمان‌ها درباره ضریب رفتار، زمان تناوب نوسان تحلیلی سازه‌های ترکیبی انجام‌شده است، اما در مورد نحوه اتصال سازه فولادی و بتنی در ارتفاع تحقیقات چندانی وجود ندارد. همانند ستون‌های فولادی بر روی فونداسیون بتنی صفحه‌ستون و اتصال هر ابعادی نمی‌تواند داشته باشد و محدود به ابعاد ستون بتن تحتانی می‌باشد. ازاین‌روی ضوابط آئین‌نامه‌ها برای جزئیات اتصال صحیح و انتقال بار مناسب از سازه فولادی به بتنی پیشنهادی ارائه نکرده‌اند که به دلیل تغییر ناگهانی سختی و مکانیزم انتقال نیرو از ستون‌های سازه فولادی به بتنی این اتصال بسیار حائز اهمیت می‌باشد. ازاین‌روی در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی 1 نمونه آزمایشگاهی تمام‌مقیاس تحت بار محوری و جانبی چرخه‌ای و بررسی عددی اجزاء محدود آن در طبقه انتقالی انجام‌شده است. همچنین پس از صحت سنجی مدل عددی با نمونه آزمایشگاهی، پارامترهای بار محوری، درصد نسبی آرماتور به سطح بتن نمودار نیرو- تغییر مکان ارائه شده است. این تحلیل نشان داد خرابی در اتصال ستون رخ نداده و ستون و اتصال آن نیرو کنترل عمل نموده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

investigation on novel connection in vertically mixed structures under lateral and axial loads

نویسندگان [English]

  • Farzad Bahri 1
  • Mohammad Ali Kafi 2
  • Ali Kheyroddin 3
1 Structure Dept. faculty of Civil Engineering, Semnan university, semnan, Iran
2 Faculty of Civil Engineering., Semnan University, Semnan, Iran
3 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Vertically-mixed structures are buildings constructed with different materials progressing in the vertical direction. These buildings feature a concrete frame on the lower stories but a steel one on top. Reinforced Concrete (RC) column connected to steel column in story that called transition story. The sudden change of stiffness in the transition story in these structures and the mass irregularity prompted research attempts concerning the response modification factor and the analytical period of the structures. There isn’t much research on this issue. Due to below concrete column dimensions upper steel column dimension is limited. To accurately study the transfer of loads, the stiffness of the transition story column, and its failure and seismic behavior, this study investigates full-scale experimental a test specimen under axial and lateral cyclic load. Proposed connection in this study that called trough bolt lap connection had good behavior in seismic load up to 4% drift ratio. No sign of failure and stiffness reduction observed in test results. Analytical finite element study is done for verification and parametric study in transition story column in variable axial load and longitudinal bars ratio to grass section of concrete. Studies have shown no failure in the column connection. Column had force-control behavior in lateral loads.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vertically mixed structures
  • Column Connection
  • Transition Story
  • experimental study
  • Finite Element
[1] J. Liu, X. Zhou, S. Zhang, Seismic behaviour of square CFT beam–columns under biaxial bending moment, Journal of Constructional Steel Research 64(12) (2008) 1473-1482.
[2] F.Y. Liao, L.H. Han, Z. Tao, Seismic behaviour of circular CFST columns and RC shear wall mixed structures: experiments, Journal of Constructional Steel Research 65(8-9) (2009) 1582-1596.
[3] L.H. Han, W. Li, Y.F. Yang, Seismic behaviour of concrete-filled steel tubular frame to RC shear wall high-rise mixed structures, Journal of Constructional Steel Research 65(5) (2009) 1249-1260.
[4] A. Papageorgiou, C. Gantes, Equivalent modal damping ratios for concrete/steel mixed structures, Computers structures 88(19-20) (2010) 1124-1136.
[5] A.V. Papageorgiou, C.J. Gantes, Equivalent uniform damping ratios for linear irregularly damped concrete/steel mixed structures, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 31(3) (2011) 418-430.
[6] A. Hemmati, A. Kheyroddin, Investgation of transition story effect on behavior of vertical hybrid buildings, Journal of Modeling in Engineering 9(26) (2011) 57-65.
[7] R. Ugel, R. Herrera, J. Vielma, A. Barbat, L. Pujades, Seismic and structural response of a framed four level building with RC and steel structure designed according to current Venezuelan codes, WIT Transactions on the Built Environment 132 (2013) 109-120.
[8] A. Sivandi-Pour, M. Gerami, D. Khodayarnezhad, Equivalent modal damping ratios for non-classically damped hybrid steel concrete buildings with transitional storey, Structural Engineering Mechanics 50(3) (2014) 383-401.
[9] N. Fanaie, S. Shamloua, Response modification factor of mixed structures, Steel Composite Structures 19(6) (2015) 1449-1466.
[10] Z. Lu, J. Li, Y. Zhou, Shaking table test and numerical simulation on a vertical hybrid structure under seismic excitation, 27(14) (2018) e1497.
[11] N. Fanaie, F.G. Esfahani, S. Soroushnia, Analytical study of composite beams with different arrangements of channel shear connectors, Steel and Composite Structures 19 (2015) 501.
[12] Y.T. Chen, Y. Zhao, J.S. West, S. Walbridge, Behaviour of steel–precast composite girders with through-bolt shear connectors under static loading, Journal of Constructional Steel Research 103 (2014) 168-178.
[13] ATC, Modeling and Acceptance Criteria for Seismic Design and Analysis of Tall Buildings, APPLIED TECHNOLOGY COUNCIL2010.
[14] C.T.N. Tran, B.J.J.o.P.o.C.F. Li, Experimental studies on the backbone curves of reinforced concrete columns with light transverse reinforcement, 29(5) (2014) 04014126.
[15] D. Hibbitt, B. Karlsson, P. Sorenson, Simulia ABAQUS 6.11 Users’ Manual, 2011.
[16] AISC (American Institute of Steel Construction), Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 341, Chicago, 2016.
[17] ACI (American Concrete Institute), Building code requirements for structural concrete (ACI 318-14) : an ACI standard : commentary on building code requirements for structural concrete (ACI 318R-14), an ACI report, 2014.
[18] AISC (American Institute of Steel Construction), Specification for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 360, Chicago, 2016.
[19] ASCE (American Society of Civil Engineering), Seismic evaluation and retrofit of existing buildings : ASCE/SEI, 41-17, 2017.
[20] Applied Technology Council, ATC-24 Guidelines for seismic testing of components of steel structures, Redwood City, CA, USA, 1992.
[21] Z. Saneei Nia, M. Ghassemieh, A. Mazroi, WUF-W connection performance to box column subjected to uniaxial and biaxial loading, Journal of Constructional Steel Research 88 (2013) 90-108.
[22] J.B. Mander, M.J.N. Priestley, R. Park, Theoretical Stress Strain Model for Confined Concrete, 114(8) (1988) 1804-1826.
[23] FBE-FIP (COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON), Model code for concrete structures, Bulletind’Information1990.
[24] J. Yu, K. Yu, X. Shang, Z. Lu, New Extended Finite Element Method for Pinching Effect in Reinforced Concrete Columns, Structural Journal 113(4).