ارزیابی آزمایشگاهی اتصالات تیر ستون گوشه تحت بارگذاری جانبی یک‌جهته و دوجهته

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 6، دوره 38، شماره 3 - شماره پیاپی 51، مهر 1404، صفحه 115-142   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2025.93466.1356

نویسندگان

سید احمد نظامی¹؛ احمد شوشتری^{* 1}؛ جلیل شفائی²

¹دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

²دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

مهم‌ترین جنبه پایداری ساختمان‌های بتن‌آرمه در برابر تحرکات جانبی ناشی از زلزله، حفظ رفتار الاستیک ناحیه اتصال می‌باشد. لذا مهم‌ترین وظیفه در سیستم مقاوم لرزه‌ای قاب‌خمشی بر عهده اتصالات تیر ستون می‌باشد. در سیستم قاب‌خمشی، اتصالات گوشه متاثر از بارگذاری دوجهته در زمان ارتعاش ناشی از زمین‌لرزه قرار دارند. در این پژوهش به ارزیابی آزمایشگاهی رفتار لرزه‌ای زیرسازه اتصال گوشه تحت تاثیر بارگذاری دوجهته پرداخته شده‌است. اتصالات نامتقارن مورد مطالعه، شامل سه دسته؛ 1- دارای جزئیات لرزه‌ای مطابق با استاندارد ACI318-19 ،2- بدون جزئیات لرزه‌ای به علت حذف تنگ ستون در ناحیه اتصال و 3- دارای ضعف دسته دوم و همچنین عدم تامین گیرداری کافی آرماتورهای طولی تیر در ناحیه اتصال می‌گردد. با اعمال نیمی از شکل‌پذیری مورد تقاضای جهت اصلی در سمت متعامد، عملکرد لرزه‌ای جهت اصلی قاب به دلیل ورود فضای ناحیه اتصال گوشه به تعاملات دوجهته، تغییر می‌یابد. به طور متوسط در اتصالات مورد بررسی تحت بارگذاری دوجهته محدود، حداکثر نیروی قابل تحمل نمونه، %10 نسبت به بارگذاری یک‌جهته، کاهش می‌یابد. چنانچه بارگذاری دوجهته با نسبت برابر در دو جهت متعامد قرار بگیرد، نه تنها از ظرفیت نیروی اتصالات گوشه به طور متوسط %32 می‌کاهد بلکه سختی اولیه نمونه، سختی موثر در جابجایی نسبی %1.75، ظرفیت اتلاف انرژی و شکل‌پذیری نسبت به حالت بارگذاری یک‌جهته به ترتیب %54 ، %40 ، %35 و %23 کاهش می‌یاید.

کلیدواژه‌ها

اتصالات تیر ستون؛ ساختمان‌های بتن‌مسلح؛ بارگذاری جانبی دوجهته؛ اتصال گوشه؛ ارزیابی آزمایشگاهی

مراجع

[1] D. Guan, C. Jiang, Z. Guo and H. Ge, “Development and seismic behavior of precast concrete beam-to-column connections,” Earthquake Engineering, vol. 22, no. 2, pp. 234-256, 2018. https://doi.org/10.1080/13632469.2016.1217807

[2] S. A.  Nezami and J. Shafaei, “Analytical modeling of rehabilitated beam-column connections with non-seismic details using joint enlargement and post-tensioned,” Civil and Environmental Engineering, vol. 54, no. 117, pp. 37-53, 2025. https://doi.org/10.22034/CEEJ.2024.58965.2298

[3] S. A.  Nezami and J. Shafaei, “Non-linear strut and tie modelling approach of retrofitted reinforced concrete beam column joint by prestress joint enlargement,” Ferdowsi Civil Engineering, vol. 37, no. 3, pp. 13-40, 2024. https://doi.org/10.22067/jfcei.2024.85341.1271

[4] N. D. Hadi, N. H. A. Hamid, I. F. Azmi, R. Hassan, Y. Sutopo, B. Chao and N. A. Zainuddin, “Comparison of seismic response corner beam-column joint with and without fuse bars under in-plane lateral cyclic loading,” Solids and Structures, vol. 19, no. 1, 2022. https://doi.org/10.1590/1679-78256581

[5] J. Shafaei and S. A. Nezami, “Effect of different size of joint enlargement on seismic behavior of gravity load designed RC beam‐column connections,” The Structural Design of Tall and Special Buildings, vol. 28, no. 14, pp. 1653-1680, 2019. https://doi.org/10.1002/tal.1653

[6] V. Mahadik and A. Sharma, “Bidirectional loading history for seismic testing of 3D frame joints,” CivilEng, vol. 2, no. 2, pp. 349-369, 2021. https://doi.org/10.3390/civileng2020019

[7] K. Kitayama and H. Katae, “Earthquake resistance of reinforced concrete corner beam-column joints with different column axial loads under bi-directional lateral loading,” Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, vol. 50, no. 4, pp. 527-536, 2017. https://doi.org/10.5459/bnzsee.50.4.527-536

[8] S. Park and K. M. Mosalam, “Experimental investigation of nonductile RC corner beam-column joints with floor slabs,” Structural Engineering, vo. 139, no. 1, pp. 1-14, 2013. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000591

[9] I. Topcu, “Experimental research on seismic retrofitting of R/C corner beam-column-slab joints upgraded with CFRP sheets,” M.S. thesis, Bogaziçi University, İstanbul, Turkey, 2008.

[10] V. M. Sanchez, B. Lloyd, W. M. Hassan and J. P. Moehle, “Evaluation of non-ductile reinforced concrete building corner joint experiencing early column failure,” presented at Pacific Earthquake Engineering Centre, University of California, Berkeley, 2009.

[11] D. Mostofinejad and M. Hajrasouliha, “3D beam-column corner joints retrofitted with X-shaped FRP sheets attached via the EBROG technique,” Engineering Structures, vol. 183, no. 1, pp. 987-998, 2019. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.01.038

[12] M. Hajrasouliha and D. Mostofinejad, “Effect of lateral beam on the seismic behavior of corner RC beam-column joints under cyclic reversal loading,” Environmental and Civil Engineering, vol. 25, no. 12, pp. 2146-2160, 2019. https://doi.org/10.1080/19648189.2019.1618738

[13] S. Fayed, A. G. Asran and H. H. El-Esnawi, “An experimental and numerical study on behaviour of reinforced concrete corner beam-column joint,” Innovative Infrastructure Solutions, vol. 8, no. 41, pp. 64-92, 2023. https://doi.org/10.1007/s41062-022-01000-w

[14] A. M. Basha and S. Fayed, “Behavior of RC eccentric corner beam-column joint under cyclic loading: An experimental work,” Civil Engineering, vol. 5, no. 2, pp. 295-308, 2019. http://dx.doi.org/10.28991/cej-2019-03091245

[15] S. W. Han and C. S. Lee, “Cyclic behavior of RC OMF beam-corner column joints under unidirectional and bidirectional loadings,” Engineering Structures, vol. 224, pp. 111-123, 2020. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111304

[16] A. Marchisella and G. Muciaccia, “Bi–axially loaded RC beam–column joints and haunch retrofit,” Bulletin of Earthquake Engineering, vol. 22, no. 6, pp. 3125-3167, 2024. https://doi.org/10.1007/s10518-024-01881-5

[17] R. Park and T. Paulay, Reinforced concrete structures. John Wiley & Sons New York, 1991.

[18] W.M. Hassan and J. P. Moehle, “Experimental assessment of seismic vulnerability of corner beam-column joints in older concrete buildings,” In  Proceedings 15^th World Conference Earthquake Eng, Lisbon, Portugal, 2012.

[19] M.S. Marefat, M. Khanmohammadi, M.K. Bahrani and A. Goli, “Experimental assessment of reinforced concrete columns with deficient seismic details under cyclic load”, Advances in Structural Engineering, vol. 9, no. 3, pp. 337-347, 2006. https://doi.org/10.1260/136943306777641959

[20] ACI Committee 318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19) and Commentary (ACI 318R-19). American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA, 2019.

[21] ACI-374.1-05, Acceptance criteria for moment frames based on structural testing and commentary. American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA, 2005.

[22] Y.J. Park and A.H. Ang, “Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete,” Journal of Structural Engineering, vol. 111, no. 4, pp. 722-739, 1985. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1985)111:4(722)