بررسی آزمایشگاهی تقویت برشی اتصالات تیر-ستون کناری بتن آرمه به کمک بولت‌های پس‌تنیده خارجی

اتصالات تیر-ستون بتن آرمه به دلیل نقش کلیدی که در انتقال بارهای ثقلی و جانبی از تیر به ستون دارند از اهمیت بالایی برخوردارند. با بررسی ساختمان‌های خسارت دیده در زلزله‌ های اخیر مشخص شده است که اتصالات تیر-ستون بتن آرمه جزء آسیب‌ پذیرترین اعضای قاب‌ های خمشی بتن آرمه می‌باشند. عمده ‌ترین نوع شکست اتصالات بتن آرمه، شکست برشی ناشی از عدم اجرا و یا ناکافی بودن آرماتورهای عرضی در محل چشمه اتصال می ‌باشند. در این پژوهش که شامل یک برنامه آزمایشگاهی می‌ باشد، سعی شده است روشی کاربردی و موثر جهت مقاوم‌ سازی و بهسازی اتصالات دارای ضعف برشی در محل چشمه اتصال ارائه گردد. بر همین اساس و با توجه به بهبود خواص مکانیکی بتن محصور شده نسبت به بتن محصور نشده، استفاده از سیستم پس‌تنیده خارجی پیشنهاد گردید. در سیستم پس‌تنیده خارجی از دو الگوی افقی-قایم و مورب بولت‌ های پس‌تنیده در اطراف چشمه اتصال استفاده شد. اجرای پس‌تنیده بولت‌ های تقویتی در اطراف اتصال، موجب افزایش محصور شدگی هسته اتصال شد. علاوه بر این، سیستم پس‌تنیده خارجی موجب بزرگ‌تر شدن ابعاد اتصال شد که این موضوع موجب توزیع تنش‌ها در سطح بزرگ‌تری از مقطع شد. برنامه ‌ی آزمایشی شامل چهار نمونه اتصال تیر-ستون بتن آرمه با مقیاس 1/2 بود که دو نمونه به عنوان نمونه‌ های کنترلی و دو نمونه‌ی دیگر به روش ‌های پیشنهادی مورد تقویت قرار گرفتند. به منظور ارزیابی عملکرد لرزه‌ای سیستم تقویت پیشنهادی، پارامترهای لرزه ‌ای نمونه‌ ها شامل: ظرفیت نهایی، میزان جذب انرژی، سختی، میرایی و ضریب شکل ‌پذیری هر یک از نمونه‌ ها استخراج و مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج آزمایشات عملکرد بسیار مناسب سیستم‌ های تقویتی در برابر بارهای لرزه ‌ای را نشان دادند، به گونه‌ ای که در نمونه‌ های تقویتی، خرابی از چشمه اتصال خارج و به داخل تیر منتقل شد. ظرفیت نهایی نمونه‌ های تقویتی در حدود 50% و میزان جذب انرژی آن‌ها نیز در حدود 200% افزایش یافت. هم‌چنین، مقادیر میرایی و ضریب شکل‌ پذیری نمونه ‌های تقویتی به ترتیب در حدود 100% و 32% افزایش پیدا کردند.

experimental study of shear retrofit of rc beam-column joints using external post-tensioned bolts

rc beam-column joints play a crucial role in transferring gravity and lateral loads from beam to column. by examining damaged buildings in recent earthquakes, rc beam-column joints are among the most vulnerable members of rc moment frames. joint failure can pose a threat to the structure, ending up destroying the structure. the main type of failure of rc joints is shear failure due to the lack of transverse reinforcement and confinement in this area. the laboratory program of the current study suggests external post-tensioned bolts to retrofit rc joints. external post-tensioned bolts increase the confinement and enlargement of the joint panel zone and subsequently eliminate the deficient shear joints. regarding the forces applied to the joint panel zone are implemented diagonally, the external post-tensioned bolts were used in two horizontal-vertical (hv) and diagonal (di) patterns around the joint. the horizontal-vertical pattern was chosen owing to placing the resultants of the retrofit bolts forces in the direction of the applied forces. furthermore, the diagonal pattern was adopted due to the placement of the retrofit bolts in the direction of the applied forces. the testing program includes four rc beam-column joint specimens with half-scale. one specimen was constructed as a standard criterion with all seismic requirements, and three specimens were made at the joint without implementing transverse reinforcement. one deficient specimen was used as a control specimen, and two specimens were subjected to cyclic loading after retrofitting by the proposed patterns. in order to investigate the effect of the proposed method, parameters such as; the force-displacement hysteresis response, energy absorption and damping value of the specimens were considered. the test results confirm the significant effect of the retrofit system against seismic loading. accordingly, the failure was exited from the joint panel zone and transferred to the beam in retrofitted specimens. the final capacity of the retrofitted specimens increased by nearly 50% and their energy absorption by about 200%. in addition, the damping values and the ductility factors increased by about 100% and 32% in retrofitted specimens, respectively.