فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

بررسی پارامترهای مؤثر بر رفتار تیرهای بتن‌آرمه برش کنترل با احتساب اندرکنش برش- خمش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
2 دانشیار مهندسی سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
چکیده
در تحلیل و طراحی‌های متعارف تیر‌های بتن‌آرمه مطابق با اکثر آیین‌نامه‌ها، طراحی برای خمش و برش، بدون در ­نظر ­گرفتن اثرات اندرکنشی میان آنها انجام می‌شود. جهت برآورد یک دیدگاه دقیق از رفتار تیر‌های بتن‌آرمه می ­بایستی حتماً اثرات اندرکنشی میان برش و خمش نیز در نظر­گرفته شود. در این پژوهش با روشی ابتکاری، تعداد 27 تیر بتن‌آرمه دو سر مفصل برش-کنترل، مورد آنالیز و ارزیابی توالی خرابی با احتساب اندرکنش برش-خمش قرار گرفته و دوران برشی مفصل پلاستیک بحرانی هر یک از تیر‌ها محاسبه شد. اساس کار به این صورت است که در ابتدا برای هر یک از تیر‌ها نرخ افزایش بار برش-خمش محاسبه شده و پس از تحلیل به روش میدان فشاری اصلاح شده MCFT، منحنی کامل رفتاری برشی و خمشی تیر به دست آمد. مقادیر دوران پلاستیک برشی مربوط به مفصل بحرانی هر یک از تیر‌های مدل شده، بر اساس متغیر‌های طول تیر، فواصل تنگ‌ها و مقاومت فشاری بتن محاسبه شد. در تیرهای با طول کوتاه، افزایش مقاومت فشاری بتن و کاهش فواصل میان تنگ‌ها موجب دوران پلاستیک برشی بیشتری شده، اما در تیرهای با طول بلند­تر به دلیل رفتار خمشی تیر، افزایش فواصل میان تنگ‌ها موجب دوران پلاستیک برشی بیشتری شد. با توجه به نتایج پژوهش، مقادیر پیشنهادی برای دوران پلاستیک برشی تیر‌های بتن‌آرمه با طبقه‌بندی مشخص ارائه گردید که می‌تواند در تحلیل‌های غیرخطی به روش مفصل پلاستیک و پروژه‌های مقاوم‌سازی و بهسازی لرزه‌ای مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Agarwal, A., Foster, S.J., & Stewart, M.G. (2021). Model error and reliability of reinforced concrete beams in shear designed according to the Modified Compression Field Theory. Structural Concrete, 22(6), 3711-3726.
ACI (2019). ACI Standard-Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI318-19). The American Concrete Institute.
ASCE (2017). ASCE/SEI 41-17-Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings. The American Society of Civil Engineers. https://doi.org/ 10.1061/9780784414859
Bentz, E., & Collins, M.P. (2000). RESPONSE-2000: load–deformation response of reinforced concrete sections. h ttp://www. ec fu to ro n to. ca/~ ben tz/in te r4/in te r4. sh tm l.[Accessed 10 Septem ber 2015].
Bazant, Z.P., & Planas, J. (2019). Fracture and Size Effect in Concrete and Other Quasibrittle Materials. Routledge.
Cladera, A., Marí, A., Ribas, C., Bairán, J., & Oller, E. (2015). Predicting the shear–flexural strength of slender reinforced concrete T and I shaped beams. Engineering Structures, 101, 386-398.
Fehenberger, T., Millar, D.S., Koike-Akino, T., Kojima, K., Parsons, K., & Griesser, H. (2020). Analysis of nonlinear fiber interactions for finite-length constant-composition sequences. Journal of Lightwave Technology, 38(2), 457-465.
Feng, W., Feng, H., Zhou, Z., & Shi, X. (2021). Analysis of the shear capacity of ultrahigh performance concrete beams based on the modified compression field theory. Advances in Materials Science and Engineering, 2021(1), 5569733.
Jiang, Q., Yan, S., Yang, Y., Wang, Z., Liu, S., Wu, Y., Li, J., & Zhu, C. (2023). Calculation of shear capacity of recycled concrete beams with web reinforcement based on modified compression field theory. Thermal Science, 27(3 Part A), 2135-2143.
Karthik, M. M., & Mander, J. B. (2011). Stress-block parameters for unconfined and confined concrete based on a unified stress-strain model. Journal of Structural Engineering, 137(2), 270-273.
Kolozvari, K., Tran, T.A., Orakcal, K., & Wallace, J. W. (2015). Modeling of cyclic shear-flexure interaction in reinforced concrete structural walls. II: Experimental validation. Journal of Structural Engineering, 141(5), 04014136.
Mander, J.B., Priestley, M.J., & Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model for confined concrete. Journal of Structural Engineering, 114(8), 1804-1826.
Marí, A., Cladera, A., Bairán, J., Oller, E., & Ribas, C. (2014). Shear-flexural strength mechanical model for the design and assessment of reinforced concrete beams subjected to point or distributed loads. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 8, 337-353.
Picón, C.P., Massone, L.M., & López, C.N. (2023). A shear–flexure interaction model for column elements with biaxial loading. Engineering Structures, 293, 116636.
Pokhrel, M., & Bandelt, M.J. (2019). Plastic hinge behavior and rotation capacity in reinforced ductile concrete flexural members. Engineering Structures, 200, 109699.
Pormenon, A., Mirzaei, M., & Aghayari, R. (2016). Investigation of shear-moment interaction in reinforced concrete beams. The Second National Conference on Structural Engineering of Iran, Tehran. https://civilica.com/doc/535704
Sae-Long, W., Limkatanyu, S., Hansapinyo, C., Imjai, T., & Kwon, M. (2020). Forced-based shear-flexure-interaction frame element for nonlinear analysis of non-ductile reinforced concrete columns. Journal of Applied and Computational Mechanics.
Sattari, M., Banan, M.R., & Banan, M.R. (2019). Evaluation of shear strength of RC beams without   shear reinforcement using modified compression field theory. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 43, 463-477.
Subramanian, N. (2014). Design of Reinforced Concrete Structures Illustrated Edition (Illustrated edition ed). Oxford University Press.
Tahenni, T., Bouziadi, F., Boulekbache, B., & Amziane, S. (2021). Experimental and nonlinear finite element analysis of shear behaviour of reinforced concrete beams. Structures.
Vecchio, F., & Shim, W. (2004). Experimental and analytical reexamination of classic concrete beam tests. Journal of Structural Engineering, 130(3), 460-469.
Vecchio, F.J., & Collins, M.P. (1986). The modified compression-field theory for reinforced concrete elements subjected to shear. ACI J., 83(2), 219-231.
Wu, L., Huang, T., Tong, Y., & Liang, S. (2022). A modified compression field theory based analytical model of RC slab-column joint without punching shear reinforcement. Buildings, 12(2), 226.

  • تاریخ دریافت 13 دی 1402
  • تاریخ بازنگری 15 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 26 خرداد 1403