تحلیل عددی اتصالات خارجی تیر- ستون بتن مسلح تقویت‌شده با استفاده از frp تحت اثر بارهای چرخه ای

زلزله های اخیر در سراسر جهان قابلیت آسیب پذیری اتصالات تیر ستون ساختمان های بتن مسلح موجود را تحت اثر بارهای لرزه ای، آشکار ساخت. آرماتورهای برشی ناکافی در اتصالات تیر ستون موجود، به خصوص در اتصالات بیرونی علت اصلی خرابی و یا فروپاشی بسیاری از قاب های خمشی بتن مسلح می باشد. ازاین‌رو روش های تقویت اقتصادی و موثر برای افزایش مقاومت برشی اتصالات در سازه های موجود ضروری است. تقویت کردن با استفاده از کامپوزیت های frp (fiber reinforced polymer) به دلیل مزیت های آن از جمله نصب سریع و آسان، نسبت مقاومت به وزن بالا و مقاومت در برابر خوردگی در دو دهه اخیر رشد بسیاری داشته است. در این مطالعه بر روی 11 نمونه اتصالات تیر ستون بیرونی بدون تقویت و تقویت‌شده با frp و با آرایش های تقویتی متفاوت تحت اثر بارگذاری چرخه ای، تحلیل عددی صورت گرفته است. آنالیزها به وسیله نرم افزار اجزاء محدود abaqus انجام و با نتایج آزمایشگاهی کالیبره شده است. یک محدوده از موضوعاتی که در این اتصالات موردبررسی قرار می گیرد شامل حداکثر نیرو، سختی اولیه و استهلاک انرژی و همچنین منحنی های چرخه ای نیرو جابه جایی، سختی جابه جایی و استهلاک انرژی جابه جایی می باشد. نتایج تحلیل عددی تطابق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. نتایج حاصل از تحلیل عددی در این مطالعه همانند نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که تقویت اتصالات بتن مسلح توسط پوشش خارجی frp یک راه حل مناسب برای افزایش مقاومت، استهلاک انرژی و خصوصیات سختی این اتصالات تحت اثر بارهای لرزه ای است.

Numerical Analysis of Reinforced Exterior Concrete Beam-Column Joints Retrofitted Using FRP under Cyclic Loads

Recent earthquakes worldwide have illustrated the vulnerability of existing reinforced concrete (RC) beamcolumn joints to seismic loading. Inadequate shear reinforcement in the existing beamcolumn joints, especially exterior ones, is believed to be the prime cause of failure/collapse of many momentresisting RC frame buildings. Hence, effective and economical strengthening techniques to upgrade joint shear resistance in existing structures are needed. Retrofitting using FRP composites has grown in popularity over the last twodecade advantages such as fast and easy installation, high strength/weight ratio, and resistance to corrosion. In this study have been conducted a numerical analysis of 11 RC beamcolumn joints without FRP and strengthened with FRP in a variety of configurations under cyclic loads. The analyses are performed by ABAQUS finite element program and are calibrated with the experiments. A range of issues in joints, including maximum load, initial stiffness, energy dissipation, loaddisplacement hysteresis loops, stiffnessdisplacement curves, and energy dissipationdisplacement curves, are investigated. The numerical results were in good agreement with the corresponding experimental ones. The results obtained from the numerical analysis in this study, similar experimental results demonstrated that externally bonded FRP reinforcement is a viable solution towards enhancing the strength, energy dissipation, and stiffness characteristics of RC joints subjected to seismic loads.