مقاومت برشی ستون‌های مختلط محاط در بتن

مد شکست برشی عناصر سازه‌ای مانند تیرها و ستون‌ها از مدهای شکست ترد محسوب می‌شود. بر این اساس، آیین‌نامه‌های طراحی روابط محافظه‌کارانه‌ای را برای تعیین مقاومت برشی ارائه کرده‌اند تا از عدم وقوع این شکست ناگهانی اطمینان حاصل شود. در این راستا، آیین‌نامۀ aisc 360 روابطی را برای تعیین مقاومت برشی اعضای مختلط محاط در بتن با درنظرگرفتن مقاومت برشی  فولاد به تنهایی، مقاومت برشی بخش بتن مسلح و مقاومت مقطع فولادی در ترکیب با میلگردهای عرضی ارائه کرده است. آیین‌نامۀ aisc 360 به‌طور محافظه‌کارانه‌ای استفاده از مجموع مقاومت برشی مقطع فولادی و بتن مسلح را برای تعیین مقاومت برشی اعضای مختلط محاط در بتن به‌دلیل تحقیقات ناکافی نادیده گرفته است. این مطالعه رفتار برشی ستون‌های مختلط محاط در بتن را به‌صورت مطالعات آزمایشگاهی و عددی بررسی می‌کند. در این پژوهش، ستون‌های مختلط محاط در بتن با طول کوتاه که رفتار آن‌ها توسط برش کنترل می‌شود، با درنظرگرفتن چندین پارامتر مهم طراحی، ازجمله مقاومت فشاری بتن، نسبت فولاد و شکل هستۀ فولادی، نسبت میلگردهای طولی، فاصلۀ میلگردهای عرضی و نسبت عملکرد مختلط مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مدهای شکست، الگوی گسترش ترک، پاسخ نیرو-تغییرشکل، مقاومت برشی اسمی ستون‌های مختلط محاط در بتن و اثرات متغیرهای کلیدی بر مقاومت برشی ستون‌های مختلط محاط در بتن ارائه و مورد بحث قرار گرفته‌اند. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که حذف بخش فولادی یا سهم بتن مسلح منجربه نادیده‌گرفتن بخش قابل‌توجهی از مقاومت برشی اعضای مختلط محاط در بتن می‌شود. از بین پارامترهای کلیدی طراحی درنظرگرفته‌شده، نسبت میلگرد عرضی، مقاومت فشاری بتن و نسبت هستۀ فولادی تاثیرگذارترین متغیرهایی هستند که بر رفتار برشی ستون‌های مختلط محاط در بتن تاثیر می‌گذارند.

shear strength of encased composite columns

shear failure of structural elements such as beams and columns is considered as a brittle failure. accordingly, the design standards provide conservative equations for determining shear strength to ensure to delay of this abrupt failure. in this regard, the aisc 360 standard provides equations to determine the shear strength of encased composite members considering the steel contribution, the reinforced concrete contribution, and the strength of the steel section in combination with the transverse reinforcement. the aisc 360 conservatively ignores the combination of the shear strength of steel section and reinforced concrete to determine the shear strength of encased composite members due to insufficient research. this study investigates the shear behavior of encased composite (ec) columns experimentally and numerically. short ec columns in which their behavior is governed by shear are tested considering several design variables, including the concrete compressive strength, the steel ratio, the shape of the steel core, the ratio of longitudinal reinforcement, the transverse reinforcement spacing, and the level of the composite action. failure mode, the crack pattern, the load-displacement response, the nominal shear strength of ec columns, the yield condition of steel core, and the effects of key variables on the shear strength of ec columns are presented and discussed. the results of this study show that the exclusion of steel section or reinforced concrete contribution leads to a significant underestimation of the shear strength of encased composite members. out of the considered design variables, the transverse reinforcement ratio, concrete compressive strength, and steel core ratio are the most influential variables affecting the shear behavior of ec columns.