بررسی عددی تأثیر تنش های حرارتی بر رفتار اتصالات تیر عریض-ستون بتن مسلح

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
امیرحسین باباشاه 1
سارا میرزاباقری 2
1 دانش آموخته دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد پرنددانش آموخته دکتری دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
آتش سوزی یکی از مخاطراتی است که مطالعه پیرامون اثرات آن بر سازه های مختلف ضروری می باشد. آتش سوزی می تواند باعث وارد آمدن خسارات اجتماعی و اقتصادی وسیع گردد. بعلاوه اطلاع از میزان خرابی بتن در معرض حرارت نیز می تواند در مباحث مقاوم سازی سازه ها به طراحان کمک کند. اتصالات یکی از نواحی بسیار حساس در کلیه قاب‌های سازه‌ای اعم از فولادی و بتنی می‌باشند که عملکرد آنها اثر بسیار مهمی بر روی پاسخ سازه دارد. بدین منظور مطالعه پیرامون رفتار انواع اتصالات تیر- ستون در شرایط محیطی متفاوت قابل اهمیت می باشد. شایان ذکر است، داده های آزمایشگاهی و عددی پیرامون رفتار اتصالات تیر- ستون بتن مسلح در حرارتهای بالا موجود نمی باشد. بعلاوه بدلیل ویژگی خاص اتصالات تیر عریض- ستون یعنی عبور بخشی از آرماتورهای طولی تیر عریض از خارج چشمه اتصال، در این پژوهش رفتار اتصالات تیر عریض- ستون بتن مسلح تحت تأثیر تنشهای حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله 9 مدل عددی اتصال تیر عریض- ستون تحت آتش سوزی مورد بررسی قرار گرفت. پس از اعتبارسنجی نمونه های مدلسازی شده، مطالعه پارامتریک بر روی آنها انجام شد. پارامترهایی از قبیل ارتفاع تیر عریض، مساحت میلگرد های تیر، مقاومت بتن و درصد میلگرد های عبوری از چشمه اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که با افزایش ارتفاع تیر، مقاومت سازه در برابر حریق بیشتر می گردد. همچنین با افزایش مساحت میلگرد و مقاومت بتن، مقاومت سازه در برابر آتش بیشتر می شود. بعلاوه با کاهش میلگرد عبوری از چشمه اتصال، مقاومت سازه در آتش سوزی کاهش می یابد. در تمامی این موضوعات یک ویژگی مشترک وجود دارد؛ تمامی اتصالات در دمای حدود 450 درجه سانتی گراد شروع به تشکیل مفصل پلاستیک کرده و این دما در اتصالات، در زمانی حدود 200 دقیقه پس از شروع آتش سوزی شکل می گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical investigation of the effect of thermal stresses on the behavior of reinforced concrete wide beam-column connections

نویسندگان English

Amir Hosein Babashah 1
Sara Mirzabagheri 2
1 Islamic Azad University, Science and Research Branch
2 Assistant Professor, Islamic Azad University, Parand Branch
چکیده English

Fire is one of the risks that the study of its effects on different structures is essential. Fire can lead to extensive social and economic damage. Furthermore, knowing the extent of damage to concrete under heat can also help designers in the strengthening of structures. Connections are one of the most sensitive areas in all structural frames, steel and concrete, affected by large forces during earthquakes and their performance has a very important effect on the structurechr('39')s response. For this purpose, it is important to study the behavior of different types of beam-column joints in different environmental conditions. However, experimental and numerical data on the behavior of RC beam-column joints under high temperature are not available. In addition, due to the special feature of beam-column joints, ie passing part of the longitudinal reinforcements of the beam outside the connection spring, in this study, the behavior of beam-column reinforced concrete joints under the influence of thermal stresses has been investigated. In this research, 9 numerical models of wide beam-column joints under post-earthquake fire were investigated. After validation of modeled specimens, parametric study was conducted. Parameters such as wide beam height, beam reinforcement area, concrete grade and percentage of passing bars through the column core were studied. Results showed that with increasing the height of the beam, the fire resistance of the structure increases. Also, with increasing rebar area and concrete strength, the structurechr('39')s fire resistance increases. In addition, by reducing the rebar passing through the column core, the fire resistance of the structure is reduced. There is one thing in common in all these matters; all joints begin to form plastic joints at a temperature of about 450°C, and this temperature in the joints is formed about 200 minutes after the start of the fire.

کلیدواژه‌ها English

Wide beam-column joint
Reinforced concrete joint
Thermal stresses
Fire
Numerical simulation
1- A.Benavent-Climent , X.Cahis,R.Zahran , (2009), Exterior wide beam – column connections in existing RC frames subjected to lateral earthquake loads. Journal Engineering Structures Volume 31, Issue 7, July 2009, Pages 1414-1424
2- S.Mirzabagheri, A.A.Tasnimi, M.S.Mohammadi, (2016), Behavior of interior RC wide and conventional beam-column roof joints under cyclic load, Behavior of interior RC wide and conventional beam-column roof joints under cyclic load. Journal Engineering Structures Volume 111, 15 March 2016, Pages 333-344
3- F.Gomez-Martinez,A.Alonso-Dura,F.De Luca,and G.M.Verdermae. (2016), Seismic performances and behaviour factor of wide-beam and deep-beam RC frames. Journal Engineering Structures Volume 125, 15 October 2016, Pages 107-123
4- S.Mirzabagheri ,A.A.Tasnimi, (2016), Reinforced concrete roof exterior wide and conventional beam–column joints under lateral load, Article in The Structural Design of Tall and Special Buildings, Bulletin of Earthquake Engineering volume 14, pages1545–1569(2016)Cite this article
5- E.Etemadi, A.Kheyroddin,(1396), Comparison of RC interior wide beam-column joints’ behavior with various beams width (a finite element study), International Conference on Civil Engineering, Architecture and Urban Planning, Contemporary Iran, Tehran.
6- S.Mirzabagheri, A.A.Tasnimi, F.Issa, (2018), Experimental and numerical study of reinforced concrete interior wide beam-column joints subjected to lateral load, Canadian Journal Of Civil Engineering. Volume 45, Number 11
7- H.Behnam, J.S.Kuang. B.Samali, (2018), Parametric finite element analysis of RC wide beam-column connections, Journal Computers & Structures. Volume 205, 1 August 2018, Pages 28-44
8- C.R.Ajmera, A.R.Mundhada, (2018), Effect of High Temperatures on Concrete/ RCC: A Review, International Journal of Engineering Research & Technology. Vol. 7 Issue 03, March-2018 Pages 17-22
9- V.K.R.Kodur, F.P.Cheng, T.C.Wang, M.A.Sultan, (2003), Effect of strength and fiber reinforcement on fire resistance of high-strength concrete columns, Journal of Structural Engineering ,vol. 129, no. 2, pp. 253–259
10- ASTM-E119: Standard test methods for fire tests of building construction and materials, American Society for testing
11- EN 1994-1-1 (2004) Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings
12- EN 1992-1-2 (2004) Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1-2: general rules—structural fire design, Eurocode 2, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium” ,
13- EN 1993-1-2 (2005) Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design
14- Issa, F., Tasnimi, A.A., Eilouch, N., and Mirzabagheri, S. (2014), Reinforced concrete wide and conventional beam–column connections subjected to lateral load. Engineering Structures, 76, 34-48.
مهندسی عمران مدرس
دوره 21، شماره 5
مهر و آبان 1400
صفحه 147-159