بررسی تحلیلی رفتارغیرخطی قاب‌های بتن مسلح کامپوزیتی الیافی توانمند

جایگزینی بتن معمولی با کامپوزیت‌های سیمانی الیافی توانمند (hpfrcc) می‌تواند موجب بهبود جدی در مقاومت کششی، خمشی، برشی، مشخصه‌های تغییر شکلی، شکل پذیری، توانایی جذب انرژی و طاقت گردد. خاصیت سخت شوندگی کرنش در این کامپوزیت‌ها موجب محدود کردن ترک‌ها و جلوگیری از عریض شدن آن می‌گردد. از طرف دیگر، ظرفیت کرنش بالای این مصالح، آنها را برای استفاده در مفصل پلاستیک اتصالات تیر به ستون تحت تغییر شکل‌های غیر الاستیک بزرگ، ایده آل ساخته است. در این مقاله ضمن اعتبار سنجی رفتار خمشی تیرها و قاب‌های ساخته شده با مصالح کامپوزیت‌ سیمانی الیافی توانمند در نرم‌افزار opensees با مطالعات آزمایشگاهی، به منظور بررسی تاثیر این کامپوزیت در پاسخ جانبی قاب‌های خمشی بتنی، دو قاب بتنی با تعداد طبقات سه و شش طبقه که براساس ضوابط aci 318 طراحی شده‌اند، با استفاده از نرم‌افزار opensees و تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی و دینامیکی تاریخچه زمانی مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. قاب‌های مورد مطالعه شامل بتن معمولی به طور کامل (rc)، قاب‌های ترکیبی ساخته شده از مصالح کامپوزیت در ناحیه اتصال (rch1)، قاب‌های ترکیبی ساخته شده از مصالح کامپوزیت در ناحیه اتصال و پای ستون‌های طبقه اول (rch2) و قاب‌های ساخته شده از مصالح کامپوزیت به طور کامل (rh) می‌باشند.نتایج بدست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی نشان می‌دهد که مقاومت، شکل‌پذیری و تغییرمکان نهایی قاب‌های دارای مصالح کامپوزیت، افزایش قابل ملاحظه‌ای نسبت به قاب‌های بتنی معمولی داشته است. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده از تحلیل‌های تاریخچه زمانی، استفاده از مصالح کامپوزیت سبب کاهش بیشینه جابجایی بام و بیشینه دریفت طبقات و نیز افزایش بیشینه برش پایه قاب‌ها شده است.

Evaluation of nonlinear behavior of High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite (HPFRCC) Frames

Replacing of conventional concrete by High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite (HPFRCC) could improve tensile strength, bending strength, shear strength and other capability of behaviour such as ductility, energy absorption and toughness. Strain hardening behaviour in (HPFRCC) could result in restrict of crack and prevent from crack widening. Also, because of the high strain capacity of (HPFRCC), using this material in the beamcolumn connection is more attention paid by researchers. After verification of numerical models for frame using OPENSEES software and comparison with experimental results, two 2D frames with 3 and 6 stories has been created to study. These frames have been designed based on ACI 318. Each frame is considered in 4 formats containing conventional concrete in all elements (RC), containing of (HPFRCC) in beamcolumn connection (RCH1), containing of (HPFRCC) in beamcolumn connection and first story column base (RCH2) and containing of (HPFRCC) in all elements. Results from nonlinear static analysis (pushover analysis) show increase of lateral strength, ductility and ultimate displacement of frames containing (HPFRCC) with respect to (RC) frames. Also, using of (HPFRCC) in frames has been decreased maximum story drift ratio, maximum roof displacement and has been increased maximum base shear and story shear in nonlinear time history analysis.