بررسی تأثیر چیدمان های رایج ورق FRP بر بهبود عملکرد لرزه ای اتصال کناری تیر به ستون بتن آرمه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی استهبان

2 گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی استهبان

چکیده

در سازه های بتن آرمه به طور خاص با سیستم قاب خمشی، اتصالات تیر- ستون نقش کلیدی در استهلاک انرژی زلزله دارند . در زلزله های گذشته آسیب پذیر بودن این اتصالات بارها گزارش شده است لذا در سازه های آسیب پذیر بهسازی عملکرد لرزه ای این اتصالات می تواند به بهبود عملکرد کل سازه کمک کند . بهسازی لرزه ای اتصالات به کمک الیاف FRP در سالهای اخیر به طور وسیعی مورد توجه قرار گرفته است . تحقیقات گذشته نشان داده که آرایش یا چیدمان ورقهای FRP می تواند در بازدهی این روش مقاومسازی تاثیرگذار باشد .
در این تحقیق پنج آرایش از ورقهای FRP بر روی یک اتصال کناری مورد بررسی قرار گرفت و نمودار هیسترزیس بار جابه جایی ومقادیر نیاز لرزه ای 4 گانه اعم از استحکام ،شکل پذیری ، استهلاک انرژی ، سختی اولیه اتصال و همچنین مکانیزم های شکست مورد بررسی قرار گرفت که در نهایت آرایش بهینه پیشنهاد گردید . بهینه ترین آرایش تقویت به ازاء کلیه مقادیر چند گانه نیاز لرزه ای ، آرایش ضربدری می باشد که بیشترین تاثیر در بهبود عملکرد لرزه ای اتصال تقویت نشده را نسبت به سایر آرایشها دارد . کلیه مدل ها به روش عددی اجزا محدود در نرم افزار آباکوس ایجاد گردیده و در کلیه حالات، بارگذاری به صورت سیکلیک اعمال شده است .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The inspection of effects of common arrangements of FRP sheets on improvement of seismic performance of concrete beam-column side joints

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Abbasi 1
  • Gholam Reza Atefat Doost 2
1 Departement of Civil Engineering Islamic Azad. University of Estahban
2 Departement of Civil Engineering Islamic Azad. University of Estahban
چکیده [English]

In reinforced concrete structures and especially those involving bending frame systems, beam-column joints have a key role in seismic energy dissipation. In past earthquakes, the vulnerability of these joints has been reported several times. Hence, in vulnerable structures, seismic performance improvement of these joints can help improve the overall structural performance. Seismically retrofitted joints using FRP has been widely under focus in recent years. Past researches have shown that the type of FRP sheets and their arrangements can influence the efficiency of this method of retrofitting.
In this research, five arrangements of FRP sheets on a side joint have been examined and the load–displacement chart and seismic demand values such as strength, ductility, energy absorption and primary stiffness as well as failure mechanisms are examined and finally the optimal arrangement is offered. The most optimal strengthening arrangement against all values of seismic demands is observed to be the crosswise arrangement which is the most effective to improve the seismic performance of non-strengthened joint in comparison with the other arrangements. All models are made in the ABAQUS software through the finite element method scheme and in all simulations cyclic loads are used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • beam to column joint
  • FRP sheet
  • quake demand
  • FRP sheet arrangement
  • optimal arrangement

منابع و مراجع

]1 [مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان. 1388.

]2[ فلاح زیارانی م.، تسنیمی ع. ، " رفتار اتصالات تیر ستون در قاب های خمشی بتن مسلح در سطوح عملکرد مختلف". پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت مدرس. تهران . ایران . 1385.

]3[ سلیمی چکان م. ، لطف اللهی یقین م. مقاوم سازی اتصالات تیر– ستون سازه های بتن آرمه . اواین کنفرانس ملی بتن . تهران. 1388 .

]4[ مستوفی نژاد، د.  طلایی طبا، ب . 1383 . " افزایش شکل پذیری و مقاومت اتصالات بتن آرمه با تقویت بهینه اتصال با ورقه های FRP " ،  مجموعه مقالات اولین همایش کاربرد کامپوزیت های FRP در بهسازی و ساخت و ساز ها ، اردیبهشت 1383 .

[5]. Mosallam, A. S. "Strength and ductility of reinforced concrete moment frame connections strengthened with quasi-isotropic laminates." Composites Part B: Engineering 31.6 (2000): 481-497.

[6]. Parvin, Azadeh, et al. "CFRP rehabilitation of concrete frame joints with inadequate shear and anchorage details." Journal of Composites for Construction 14.1 (2009): 72-82.

[7]. Favvata MJ, Izzuddin BA, Karayannis CG. Modelling exterior beam-column joints for seismic analysis of RC frame structures. Earthquake Eng Struct Dyn 2008;37(13):1527–48.

[8]. Sezen, Halil. "Repair and strengthening of reinforced concrete beam-column joints with fiber-reinforced polymer composites." Journal of Composites for Construction 16.5 (2012): 499-506.‏

[9]. Eslami, A., A. Dalalbashi, and H. R. Ronagh. "On the effect of plastic hinge relocation in RC buildings using CFRP." Composites Part B: Engineering 52 (2013): 350-361.‏

[10]. Karimi S., Anvar A., Finite element simulation of reinforced concrete joint externally strengthened with  CFRP plates. Compos B Eng 2013;45(1):1722–30.

[11].  Hadi, Muhammad NS, and Tung M. Tran. "Seismic rehabilitation of reinforced concrete beam–column joints by bonding with concrete covers and wrapping with FRP composites." Materials and Structures 49.1-2 (2016): 467-485

[12]. Eldeeb, Mahmoud M., Kamal Ghamry Metwally, and Adel Yehia Akl. "Investigating the efficiency of using the carbon fiber polymer on beam–column connection." Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences 5.1 (2016): 31-44

]13[  مردوخ پور ع. ،ارزیابی آزمایشگاهی اتصال تیر-ستون بتنی تقویت شده با GFRP تحت بارگذاری لرزه ای متناوب و مقایسه نتایج آن با برنامه ANSYS .دومین کنفرانس ملی سالیانه بتن ایران.تهران.1389.

 

[14]. H. Shirazi , and M. R. Esfahani. Effect of Self-Consolidating Concrete on Beam-Column Exterior Joints. Journal of Science & Research . Vol. 45, No.1, Summer 2013, pp. 25-27.

]15[ خرم نگین ،شربتدار محمد کاظم" بررسی تقویت خمشی دالهای ضعیف بتنی با لایه های متفاوت کامپوزیتهای الیافی توانمند (HPFRCC)" تحقیقات بتن ، سال هفتم ، شماره دوم ،پاییز و زمستان 93

[16]. Abaqus theory manual and users' anual,version 6.14

]17[ ایمانی هوشیار ، ناصری فرعلی ، " تحلیل غیرخطی اجزاء محدود تیر بتن آرمه مقاومسازی شده با FRP " هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران 21 تا 23 دانشگاه شیراز ، اردیبهشت 1388

[18]. Agbossou Amen, Michel  Laurent" Strengthening slabs using externally-bonded strip composites: Analysis of concrete covers on the strengthening" (2008) 1125-1135

[19].  ACI 440.2R-08" Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Sysems for Strengthening Concrete Structures ', July 2008

[20]. ACI Committee 374, “Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing and Commentary (ACI 374.1-05)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 9pp, 2005.