بررسی رابطه بهینه طراحی آرماتور برشی محصورکننده در شکل‏پذیری ستون‌های بتن مسلح

از مهم‌ترین ویژگی‌های سازه‏های بتنی رفتار شکل‌پذیر آنها در برابر زلزله است. شکل‌پذیری یک سازه شامل تحمل تغییرشکل‌های غیرارتجاعی نسبتاً زیاد بدون کاهش چشمگیر مقاومت سازه و نیز مستهلک نمودن و جذب مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله از طریق چرخه‌های رفتاری پایدار است. آئین‏‌نامه‌های مختلف برای شکل‏پذیری انواع المان‏های سازه‌ای، محدودیت‌‏ها و ضوابطی را در نظر گرفته‌اند. هدف از این پژوهش بررسی رابطه بهینه طراحی آرماتور برشی محصورکننده در شکل‏‌پذیری تیرستون‏‌های بتن مسلح است. در این مقاله با استفاده از روش عددی، آرماتورهای برشی محصورکننده برای سه نوع ستون با مقطع دایره‌ای با قطر 750 میلی‎متر و مربع مستطیلی به ابعاد 1000×1000 و 500 ×500 میلی‎متر در حالت‌های شکل‌پذیری متوسط و زیاد، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به منظور بررسی اثر مقاومت بتن دو نوع مقاومت 30 و 60 مگاپاسکال در نظر گرفته شده است. مقادیر آرماتور طراحی از طریق روابط پیشنهادی با روابط مقررات ملی ساختمان ایران و نیز انجمن بتن آمریکا مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم‏افزار آباکوس برای حالت شکل‌پذیری متوسط و زیاد با استفاده از روابط مذکور انجام گرفته است. در نهایت با توجه به شکل‌‏پذیری‏‌های محوری و دورانی و همچنین آنالیز اقتصادی بر مبنای تحلیل ریاضی dba و vikor، در شکل‏‌پذیری متوسط روابط پیشنهادی بهینه‌‏ترین روش طراحی در تمامی ستون‏‌ها محسوب می‏‌شود. در شکل‏‌پذیری زیاد نیز، روابط پیشنهادی در ستون‏‌های دایره‏ای و مربع مستطیلی با مقاومت بتن 30 مگاپاسکال بهینه‌‏ترین روش طراحی است.

Investigation of the Optimal Design Equation for Stirrups Used in Ductile Reinforced Concrete Columns

One of the most important properties of concrete structures is their ductile behavior against earthquakes. The ductility of a structure includes resisting relatively high plastic deflection without significant reduction of structural strength and absorption of earthquake energy through hysteresis behavior. Different design codes have considered requirements for the ductility of various structural elements. The purpose of this study is to investigate the optimal design equation for stirrups used in ductile reinforced concrete columns. In this investigation, stirrups for three types of columns including the circular column with 750 mm diameter and rectangular columns with dimensions 1000×1000 and 500×500 mm in medium and high ductility were studied. Also, two types of concrete strength 30 and 60 MPa were considered to evaluate the effect of concrete strength. The required stirrups obtained from the proposed equations were compared with IR code and ACI. Moreover, numerical simulation using ABAQUS software for the aforementioned situations was performed. Finally, the results obtained from DBA and Vikor methods considering axial and rotational ductility, and cost showed that the proposed equations are the most optimal design equation in medium ductility. Also, the proposed equations are the best in high ductility when they were used to columns with concrete strength of 30 MPa. In concrete strength 60 MPa, the equations suggested by ACI and IR code are the most optimum as they were applied to the circular column and the rectangular column with crosssection 1000×1000 in high ductility, respectively.