نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 دانشگاه سمنان

چکیده

عملکرد سازه‌های بتنی مسلح بطور چشمگیری، وابسته به نحوه اجرای اتصال شکل پذیر با فلسفه ستون قوی – تیر ضعیف و اعضای متصل به آن مانند تیر و ستون است لذا در مواردی که اتصال فاقد شکل پذیری ، مقاومت یا سختی کافی باشد، لازم است تا اقدامی جهت بهسازی آن انجام پذیرد. در مقاله حاضر، استفاده از صفحات فلزی محصورکننده برای بهبود خواص مکانیکی اتصالات تحت اثر بارهای محوری و چرخه‌ای رفت و برگشتی، با استفاده از روش اجزای محدود با متغیرهایی نظیر ضخامت ورق دور تیر، ستون و بارمحوری در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج متعدد نشان دهنده تأثیر مثبت بکارگیری صفحات فولادی برای مقاوم‌سازی اتصالات تیر به ستون بتنی دارد و حتی بدون درنظر گرفتن بار محوری، استفاده از ورق فولادی(جکتینگ) سبب افزایش سختی مماسی و ظرفیت نهایی اتصال می‌شود که البته افزایش در سختی بیش از افزایش ظرفیت نهایی است. در موارد وجود بار محوری بالا، افزایشی که در ظرفیت نهایی اتصال مشاهده می‌شود بیشتر از افزایش سختی است و در مواردی بسته به اندازه بار محوری، ورق فولادی(جکتینگ) می‌تواند تا 7 برابر ظرفیت اتصال را افزایش دهد. ضمنا ظرفیت و شکل پذیری را به حالت بهتر با بار محور متوسط بر ‌گردانده شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Upgrading of RC Beam-Column Connections with Steel Jacketing under Seismic Loads

نویسنده [English]

  • Aboulfazl Narimani 2

2 Semnan University

چکیده [English]

Performance of reinforced concrete frames is highly depended on detailing of the ductile connections based on the philosophy of strong column-weak beam. There are several methods for seismic upgrading of connections. In this paper, using steel jacketing for seismic upgrading of Concrete Beam-Column connections subjected to constant axial and cyclic loads has been investigated using finite element method. Some experimental results are used to verify the finite element approach. Analyses are then conducted on main models upgraded with steel jackets in beam, column or both using parameters like beam jacket thickness, column jacket thickness and axial load ratio. The results are compared and the suitable model is proposed. Based on different analysis for the considered samples, several results obtained. Analysis result shows the positive impact of the use of steel jacketing for upgrading of Concrete Beam-Column connections. From these results, it can be noted that, regardless of the size of the axial load, using a steel plate increased the tangential rigidity of connection. And this increasing of rigidity in most cases is more than of increasing of final capacity of the connection. But in the case of high axial loads, the increase that can be seen in the final capacity of the connection is further of rigidity increasing. Also, depending on the size of the axial load, steel plate can increase the capacity of connection up to 7 time, and the capacity and ductility of connections was returned to better state with the average axial load.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Beam-Column connections"
  • "Reinforced Concrete structures"
  • "Steel jacketing"
  • "Nonlinear Finite Element Method"
  • "Upgrading"

  1. Riyadsaid, A., "Seismic Retrofit of Non-Ductile Reinforced Concrete Column Using Rectangular Steel Jackets"., The University of Texas at Austin. 1994. PhD Dissertation.
  2. Fung, G.G., et al., et al, "Field Investigation of Bridge Damage in the Sa? Fernando Earthquak”, Bridge Department, Division of Highway, California Department of Transportation.
  3. "Performance of Structures During the Loma Prieta Earthquake of October 17,1989"., National Institute of Standards and Technology. s.l.: NIST Publication 778, 1990.
  4. Park,R., "A summary of result of simulated seismic load tests on reinforced concrete beam-column joints, beams and columns with substandard reinforcing details"., Journal of Earthquake Eng, Vol. 6, pp. 147-174.
  5. Unjoh, S. and Kawashima, K.," Seismic Inspection and Seismic Strengthening of Reinforced Concrete Bridge Piers"., Madrid, Spain : International Association For Earthquake Engineering, 1992. Proceedings of the Tenth World Conference on Earthquake Engineering. Vol. 9, pp. 5279-5284.
  6. Pampanin, D. "R.C. Exterior Beam-Column Joints".,2010. 2010 NZSEE Conference.
  7. New Zealand Engineer Mission to Padang, Indonesia", [Online] 2010. http://db.nzsee.org.nz/EqPadang.xml.
  8. مستوفی نژاد، داود و سبحانی، جعفر " مطالعه رفتاری و طبقه بندی اتصالات بتن آرمه در بارنهایی " ، نشریه دانشکده فنی، جلد 37، شماره 2، سال 82.
  9. مقررات ملی ساختمان، مبحث نهم، طرح و اجرای ساختمان­های بتن آرمه، 1392.
  10. فلاح ، مرتضی. " رفتار اتصالات نوین در قاب­های بتن مسلح تحت بار لرزه­ای". پایان نامه کارشناسی ارشد،1390.
  11. وکیلی، زهرا. " بررسی مودهای گسیختگی اتصال تیر به ستون در سازه­های بتن مسلح با    نرم­افزار ABAQUS".، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، سمنان، اردیبهشت 1390.
  12. Wu, C., Chai, J.F., Lin, C,CJ., Lin, F.R., "Reconnaissance report of 0512 China Wenchuan Earthquake on schools, hospitals and residential buildings"., Beijing, China : s.n., 2008. Proc. of 14th World Conf on Earthquake Eng.
  13. Hall, JF., “Northridge Earthquake Reconnaissance Report", 11, 1996, Earthquake Spectra, Vol1.
  14. "Yoshimura, K., Kikuchi, K., Kuroki, M., "Seismic Shear Strengthening Method for Existing Reinforced Concrete Short Columns". Hong Kong: s.n., 1991. Proceedings of the ACI International Conference on Evaluation and Rehabilitation of Concrete Structures and Innovations in Design. pp. 1065-1079.
  15. نشریه شماره 524، معاونت نظارت راهبردی رییس جمهور ، دفتر نظام فنی اجرایی.، " راهنمای روش­ها و شیوه­های بهسازی لرزه­ای ساختمان­های موجود و جزئیات اجرایی ".، 1388.
  16. رهایی، علیرضا. "تقویت اجزای بتنی با استفاده از الیاف پلیمری مرکب (FRP)"،. سومین کنفرانس ملی عمران.
  17. Gaynor, P.J, "The Effect of Openings on the Cyclic Behavior of Reinforced Concrete Shear Walls"., The University of Texas at Austin. 1988. Master of Science Thesis.
  18. Fumio, K., Keiko, A., " Tests of Reinforced Concrete Interior Beam-Column Joint Subassemblage With Eccentric Beams"., Vancouver : s.n., 2004. 13th World Conference on Earthquake Engineering.
  19. Bouadi, A., Engelhardt, M.D. and Jirsa, J.O. and Kreger, M.E, "Use of Eccentric Steel Bracing for Strengthening of R/C Frames"., Irvine, CA : The American Society of Civil Engineers, 1993. Proceeding of the Structures Congress. pp. 307-312.
  20. Kitayama, K.," Development of Design Criteria For Interior Beam-Column Joint.," American Concrete Institute, 1991, ACI SP-123 Design of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, pp. 97-123.
  21. Chai, Y.H. and Priestley, M.J. and Seible, F.," Retrofit of Bridge Columns for Enhanced Seismic Performance. Tsukuba", Japan: s.n., 1990. Proceedings of the U.S.-Japan Workshop on Seismic Retrofit of Bridge.
  22. Yoshimura, K. and Kikuchi, K. and Kuroki, M., "Seismic Shear Strengthening Method for Existing Reinforced Concrete Short Columns". Hong Kong: s.n., 1991. Proceedings of the ACI International Conference on Evaluation and Rehabilitation of Concrete Structures and Innovations in Design. pp. 1065-1079.
  23. Ashraf  Biddah, A. Ghobarah, and Tarek S. Aziz.,"Upgrading of Non-ductile Reinforced Convert Frame Connections".,  ASCE, August 1997, Journal of Structural Engineering, Vol. 123.
  24. Building Code Requirements For Structural Concrete (ACI 318-02) And Commentary (ACI 318R-02).
  25. Lee, J., and G. L. Fenves.," Elastic-Damage Model for Cyclic Loading of Concrete Structures”, journal of Engineering Mechanics,1998, Vol. 124, pp. 892–900.
  26. Shah. S.P., Swartz. S.E., and C. Ouyang. "Fracture Mechanics of Concrete. New York ", John Wiley and Sons, 1995.
  27. Bangash, M.," Concrete and Concrete Structures, Numerical Modeling and Application. London" : Elsevier Science Direct Publishers Ltd, 1989.
  28. Kent, D.C., and R. ,Park.," Flexural Members with Confined Concrete"., 1971, Journal of the Structural Division" ., ASCE, Vol. 97, pp. 1969-1990.
  29. Socie, D. F. and Marquis, G. B.," Multiaxial Fatigue. Warrendale".,: Society of Automotive Engineers, 2000.
  30. Matthies, H., and G. Strang.,"The Solution of Nonlinear Finite Element Equations"., 1979, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 14, pp. 1613-1626.
  31. Pampanin, S.,"Effect of Axial Load Variation on the Retrofit of Exterior Reinforced Concrete Beam-Column Joints"., 2010. 2010 NZSEE. pp. 42-52.
  32. ABAQUS Verification Manual 6.9.1.