بررسی تجربی و عددی بعضی متغیرهای تأثیرگذار بر عملکرد اتصال تیر به ستون کناری بتن مسلح و مقایسه آن با موارد آیین‌نامه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

 اتصال تیر به ستون یکی از مهمترین قسمت های سازه های بتنی مسلح است و هنگام رخداد زلزله باید آخرین عضو سازه ای باشد که آسیب می بیند. در مقالة حاضر اتصال تیر به ستون کناری متعلق به یک ساختمان پنج طبقه به عنوان نمونه انتخاب شده است.  نمونه اتصال انتخاب شده در آزمایشگاه تحت بارهای چرخه ای قرار گرفته است. مدل عددی شبیه نمونه ای که آزمایش شده تهیه شده است. در مدل عددی با اعمال دو مقدار نیروی محوری متفاوت ( و) سیستم تحت تحلیل غیر خطی عددی قرار گرفته و مقادیر بدست آمده از تحلیل با نتایج حاصل از آزمایش اصلاح و مقایسه شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، نیروی محوری باعث افزایش مقاومت فشاری بتن و در نتیجه افزایش مقاومت برشی اتصال می شود. استفاده ازتیرهای عرضی در مدل عددی، علاوه بر محصورشدگی بتن گره اتصال، به علت سختی پیچشی تیرهای عرضی باعث افزایش سختی سیستم و کاهش تغییر مکانهای ابتدای تیر تحت بارهای یکسان در مقایسه با نمونه های دیگر شده است. وجود تیرهای عرضی و نیروی محوری باعث افزایش ضریب برشی دراتصال تیر به ستون می شود نتایج بدست آمده برای ضریب برشی در این مقاله با مقادیر ارائه شده درآیین نامه های طراحی سازه های بتن مسلح مقایسه شده است. نتایج تحلیل نشان می‌دهد که انتخاب یک مقدار جهت سختی مؤثر عضو ترک خورده در سازه بتن مسلح بدون لحاظ کردن شکل پذیری سیستم و متعاقب آن اهداف  عملکردی در گره اتصال منطقی به نظر نمی رسد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental and Numerical Study of Some of Effective Parameters on Behavior of Exterior Reinforced Concrete Beam-Column Connection and its Comparison with RC Structural Code

نویسنده [English]

  • A. Vatani Oskouei
Associate professor, Department of Civil Engineering, Shaid Rajaee Techear Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

During a destructive earthquake, beam-column connection ought to be the last part of whole system that be damaged. In this study, exterior beam-column connection of the five story building designed by the current seismic concrete design code was chosen. The selective connection was subjected to cyclic (seismic type) loading. For studying the more influencing parameters which effect connection behaviors, a FEM model was prepared. The FEM model was calibrated by using the experimental specimens at same loading history. Two different axial load quantities ( , ) were applied on top of column. Increasing loads and concrete compressive strength cause an increase in the shear strength of connection. Transverse beam not only affect the confinement of beam-column connection but also increases the system rigidity. In all the models used, the shear factor (γ in ) without axial load is more than the values suggested by ABA (Iranian concrete design code) and more than the minimum value of (NZS 3101-1995). 
The results was shown that in concrete structures the chosen one value for effective stiffness of cracked element without considering ductility of element is not reliable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Beam-Column connection
  • Reinforce Concrete
  • Nonlinear modeling
  • Transverse Beam
  • Earthquake

مراجع

[1] Kim, J. and LaFave, J. M., “Joint Shear Behavior of Reinforced Concrete Beam Column Connections subjected to Seismic Lateral Loading”, NSEL Report Series, Report No. NSEL020, November, 2009.
[2] Park, R., “A Static-Force Based Procedure for the Seismic Assessment of Existing Reinforced Concrete Moment Resisting Frames”, Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering, Vol.30, No.3, September 1997.
[ 3 ] وطنی اسکویی، اصغر،” مطالعه عملکرد لرزه ای اتصال تیر به ستون کناری بتن مسلح“، دومین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه،تهران، ایران، اردبیهشت 1384 .
[4] Pantelides, C.P. ,Clyde,C. and Reaveley,L.D., “ Performance-Based Evaluation of R/C building Exterior Joints for Seismic Excitation” Earthquake Spectra,Vol.18, No.3, 2002.
[5] ACI-ASCE Committee 352. Recommendations for Design of Beam-Column Joints in Monolithic Reinforced Concrete Structures, June 2002.
[6] Hanson, N.W., Conner, H.W., “Seismic Resistance of Reinforced Concrete Beam-Column Joints”, Journal of Structural Division, ASCE, V. 93, ST. 5, Oct 1967.
[7] Ehsani, M. R. and Wight, J. K., “Exterior Reinforced Concrete Beam to Column Connection Subjected to Earthquake-Type Loading”, ACI journal, pp. 402- 499, 1985.
[8] Durrani, A. J., and Wight, J. K., “Experimental and Analytical Study of Internal Beam to Column Connections Subjected to Reversed Cyclic Loadings”, Report No. UMEE 82R3, Department of Civil Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Mich., 275, 1982
[9] ACI-ASCE Committee 352, “Recommendations for Design of Beam Column Joints in Monolithic Reinforced Concrete Structures”, ACI Journal, Vol. 82, No. 3, pp. 266- 283, May- June 1985.
[10] ACI-ASCE Committee 352, Recommendations for design of Beam-Column Joints in Monolithic Reinforced Concrete Structures, ACI 352R- 91, Re-approved, 1997.
[11]مقصودی، علی اکبر،”تحلیل شکل پذیری محل اتصال در اعضاء ساخته شده از بتن خود متراکم (SCC) “، مجله تحقیقات بتن - زمستان 87 ، شماره 2 ، ص . 9-18 ، 1387 .
[12]مقصودی، علی اکبر ، محمدی ینگیجه، مسعود،”مفصل پلاستیک در تیر - ستونهای بتن مسلح با بتن خود متراکم مقاومت بالا (SCHSC) “، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران، اردیبهشت 1387 .
[13] Ha, G. J., Kim, J. K. and Chung L.,“Response of Reinforced High- Strength Concrete Beam- Column Joints Under Load Reversals”, Magazine of Concrete Research, Vol. 44, No. 160, pp. 175- 184,1992.
[ 14 [ مقصودی، علی اکبر،فرخ قاطع،حمید واکبرزاده بنگر،حبیب،”شکل پذیری و حالت نهائی محل اتصال دراعضاء ساخته شده از بتن خود تراکم (SCC) “، اولین همایش بین المللی مقاوم سازی لرزه ای، تبریز، ایران، 1385 .
[15]مقصودی، علی اکبر و مستی، کامران،”شکل پذیری و طول )قطر( مفصل دراتصال های بتن ارمه با بتن خود تراکم (SCC) و مدل اجزای محدود“، مهندسی عمران شریف، دوره 2 - 26 ، شماره 1 ،خرداد 1389 .
[16] Ganesan, N., Indira P.V. and Abraham, R., “ Steel Fiber Reinforced High Performance Concrete Beam-Column Joints Subjected to Cyclic Loading”, ISET Journal of Earthquake Technology, Vol. 44, No. 3- 4, , pp. 445– 456, Sept. Dec, 2007
[17] Shannag, M.J., Abu-Dyya, N. and Abu-Farsakh, G., “Lateral Load Response of HighPerformance Fiber Reinforced Concrete Beam-Column Joints”, Construction and Building Materials,Vol. 19, No. 7, pp. 500– 508, 2005.
[18] Brooke, N. J., Megget, L. M., and Ingham, J. M. , “Bond Performance of Interior Beam-Column Joints with High-Strength Reinforcement”, ACI Structural Journal, V. 103, No. 4, July- August 2006.
[19] Kim, J. and LaFave, J. M., “Key influence parameters for the joint shear behaviour of reinforced concrete (RC) beam–column connections”, Engineering Structures 29, pp. 2523–2539, 2007.
[20] Megget,L.M., “Cyclic Behavior for Exterior Reinforced Concrete Beam-Column Joints”, Bull. N.Z. Nat. Soc. Earth. Eng., 7 (1), 1974.
[21] Pantazapolou,S.J. and Bonacci,J.F,. “Consideration of Questions about Beam-Column Joints”, ACI, Structural Journal, 89(1), 1992.
[22] Tsonos, A.G., Tegos,I.A. and Penelis, G.G., “Influence of Axial Force Variation on the Seismic Behavior of Exterior Beam-Column Joints”,Euro. Earthquake Eng. 3, 1995.
[23] Baglin,P.S. and Scott,R.H., “Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Beam-column Connection”, ACI, Structural Journal,V. 97, No. 6, 2000.
[24] Hegger, J. , Shrif,A. and Roeser,W., “Nonlinear
Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Beam- column Connection”, ACI, Structural Journal,V. 101, No. 5, 2005.
[25]مستوفی نژاد، داود و سبحانی، جعفر،”مطالعه رفتاری و طبقه بندی اتصالات بتن آرمه در بار نهایی“، نشریه دانشکده فنی، جلد 37 ،شماره 2، شهریور 1382 .
[26] Raphael, B.P., “Tensile Strength of Concrete”, ACI, Structural Journal,1984.
[27]سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور“، آیین نامه بتن ایران )آبا(” تجدید نظر اول نشریه شماره 120- 1382
[28]دفتر امور مقررات ملّی ساختمان،”مبحث نهم طرح - و اجرای ساختمان های بتن آرمه“، 1388 .
[29] ANSYS, ANSYS User’s Manual, Revision 5.4, ANSYS, Inc., Canonsburg, Pennsylvania, 1996.
[30] Beres, A., Pessiki, S.P. , White, R.N. and Gergely, P., “The Seismic Behavior of Gravity Load Designed RC Beam to Column Connection”, Earthquake Spectra, Vol. 12, No.2,1996.
[31] ASCE,“Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings”, FEMA 356, Washington D.C., 2000.
[32] NZS 3101: Part1:1995, “Concrete structures Standard”, New Zealand, 1995

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار