بررسی عددی تیر‌های بتنی دارای خاموت دورپیچ مستطیلی تحت بارگذاری پیچشی

در این تحقیق به بررسی عددی رفتار تیرهای بتن‌آرمه با خاموت‌های دورپیچ مستطیلی تحت بارگذاری پیچشی پرداخته شده‌است. این مقاله آنالیز اجزاء محدود، شامل نتایج آزمایشگاهی 27 تیر بتنی دارای خاموت‌گذاری دورپیچ مستطیلی را ارائه می‌دهد، که در آن خاموت‌های دورپیچ مستطیلی دارای فواصل و زاویه ساق‌های قائم و افقی متفاوت می‌باشند و توسط نرم افزار آباکوس به روش تحلیل ضمنی explicit صحت‌سنجی شده‌اند. شرایط محصورشدگی با تغییر در منحنی تنش کرنش بتن به تیرهای بتنی اعمال شده است. با توجه به نتایج مدل‌سازی، افزایش میزان آرماتور‌های عرضی با افزایش میزان محصورشدگی، باعث افزایش لنگر پیچشی حداکثر و شکل‌پذیری بیشتر تیر‌های بتنی ‌شده‌است. استفاده از خاموتهای دورپیچ مستطیلی پیوسته در مقایسه با خاموتهای معمول، با درصد آرماتور‌های عرضی برابر به طور متوسط باعث افزایش 5 تا 35 درصدی لنگر پیچشی حداکثر می‌گردد. در خاموت‌های دورپیچ مستطیلی که زاویه‌ی بالای آنها صفر نیست برای زوایای مختلف، با درصد آرماتور عرضی برابر، افزایش زاویه بالایی، باعث افزایش زاویه کناری شده‌است که حاصل آن افزایش لنگر پیچشی حداکثر می‌باشد. این افزایش زاویه بالایی تا 20 درجه باعث افزایش لنگر پیچشی حداکثر و بیشتر از آن باعث کاهش لنگر فوق می‌گردد. بررسی نتایج حاصل از خاموت‌های دورپیچ مستطیلی که زاویه‌ی بالایی آنها صفر نیست و مقایسه آنها با حالتی که صفر می‌باشد، نشان می‌دهد که برای حالاتی که این زاویه کمتر از 14 درجه است، حداکثر لنگر پیچشی حاصل دارای اختلاف اندکی با حالت بدون زاویه است. حتی در برخی حالات، هنگامی که زاویه بالایی صفر است، لنگر پیچشی بیشتری حاصل می‌گردد. از لحاظ اجرایی هم استفاده از خاموت‌های دورپیچ با زاویه بالایی صفر درجه با توجه به سهولت ساخت و کاهش هزینه‌های تولید خاموت‌های دورپیچ، توصیه می‌گردد. ﻻزم ﺑﻪ ذﮐﺮ اﺳﺖ ﮐﻪ اﻋﻤﺎل ﻣﺤﺼﻮر ﺷﺪﮔﯽ ﺑﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮ در ﻧﻤﻮدار ﺗﻨﺶ ﮐﺮﻧﺶ ﺑﺘﻦ و ﻣﺪﻓﻮن ﮐﺮدن ﻣﯿﻠﮕﺮدﻫﺎ در ﺑﺘﻦ، ﻧﻤﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﻋﺪم ﻗﻔﻞ ﺷﺪﮔﯽ ﻧﺎﺷﯽ از ﻣﺨﺘﻠﻒ اﻟﺠﻬﺖ ﺑﻮدن ﻟﻨﮕﺮ ﭘﯿﭽﺸﯽ ﺑﺎ ﺧﺎﻣﻮتﻫﺎی دورﭘﯿﭻ ﻣﺴﺘﻄﯿﻠﯽ را ﻧﺸﺎن دﻫﺪ.

Numerical Investigation of Reinforced Concrete Beams with Rectangular Spiral Reinforcement in Torsion

In this numerical investigation, rectangular spiral reinforcement behavior have been examined. This article presents the finite element models of the experimental tests of 27 reinforced concrete beams that have rectangular spiral reinforcement with the distance of different vertical and horizontal leg angles. The explicit analyses have been verified the condition of confinement by changing in stressstrain curve of the reinforced concrete beams. According to the results of modeling, increasing the transverse reinforcement and improving in confinement advances the maximum torsion and more ductility of the concrete beams. Using continues rectangular spiral reinforcement in comparison with commonly used stirrups, with the same percentage of transverse reinforcement, improved the maximum torsion capacity from 5 to35%. In rectangular spiral reinforcement with various top angles, and the same percentage of the transverse reinforcement, increasing the top and side angles improves the maximum torsion. This improvement in torsion capacity is for the top angle of up to 20 degree. Exploring the results of rectangular spiral reinforcement that their top angles are not zero indicates that for the angles less than 14 degree, the results of maximum torsion have little deference with the ones having no top angle. Therefore, using rectangular spiral reinforcement with zero top angle is recommended. Its simple manufacturing and decreasing the cost of producing is considerable too.