مطالعه عددی رفتار اتصال‌های بتنی تحت بار لرزه و آتش

اتصال تیر به ستون در قاب‌های خمشی بتن مسلح به علت تغییر خواص بتن تحت حرارت‌های بالا و قرار‌گیری اتصال تحت تلاش‌های رفت و برگشتی در هنگام زلزله جزء بحرانی‌ترین نقاط در عملکرد سازه می‌باشد. در تحقیق حاضر اتصال‌های بتنی تحت بار لرزه و سپس آتش قرار گرفته و در انتها جهت تعیین ظرفیت باقی مانده اتصال، یک تحلیل پوش‌آور صورت گرفته است. به منظور مطالعه پارامتریک اتصال‌های بتنی تحت بار لرزه و آتش از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس و برای اعتبارسنجی و صحت عملکرد مدل اجزاء محدود، از نتایج آزمایشگاهی استفاده شده است. 5 نمونه اتصال بتنی با مقاومت فشاری متفاوت و 5 نمونه اتصال با درصدهای متفاوت از آرماتورهای طولی ستون ابتدا در دمای محیط، تحت بارگذاری لرزه‌ای قرار گرفته و سپس جهت بررسی اثرات آتش در میزان ظرفیت باربری، شکل‌پذیری، سختی و انرژی تلف شده‌ی اتصال، تحلیل حرارتی در دماهای متفاوت نیز صورت گرفت. در انتها نمودارهای بار تغییرمکان جهت تعیین ظرفیت باقی‌مانده اتصال و همچنین جدول‌هایی جهت بررسی تغییرات شکل‌پذیری، سختی و انرژی تلف شده اتصال ارائه شده است. نتایج نشان داد که با افزایش مقاومت فشاری از 25 تا 45 مگاپاسکال انرژی تلف شده توسط اتصال بتنی %10 و سختی اتصال %35 افزایش پیدا کرده و شکل پذیری آن %8 کاهش پیدا کرده است. همچنین با افزایش درصد آرماتورهای طولی ستون از 1 تا %8، انرژی تلف شده توسط اتصال‌های بتنی و سختی‌ آن‌ها به ترتیب %190 و %50 افزایش پیدا کرده و شکل‌پذیری آن %290 کاهش پیدا کرده است. اتصال‌های بتنی مورد مطالعه پس از وقوع آتش سوزی تا دمای 200℃ به صورت تقریبی می‌تواند مقاومت جانبی خود را حفظ کند. مقاومت جانبی، شکل پذیری و سختی نمونه‌ها از دمای 600℃ به ترتیب حدود %55، %60 و %60 و تا دمای 1000℃ به ترتیب حدود %80، %80 و %340 کاهش پیدا کرده است.

Numerical evaluation of reinforced concrete connections under post-earthquake fire

Reinforced concrete connections are one of critical points in concrete frames due to changing in concrete characteristics in high temperatures and cyclic loads. In present study the residual capacity of concrete connections was evaluated under seismic and fire loads with pushover analysis. The ABAQUS software was used for parametric study and the experimental results were used for verification of numerical study. In present study the compressive strength of concrete and the area of longitudinal reinforcement of column are considered as variable parameters. The modeled connections were loaded under seismic loads at ambient temperature, so, the temperature analysis was done to evaluate the loading capacity, ductility, stiffness and wasted energy of model under fire situation. The results show that by increasing the compressive strength of concrete from 25 to 45 MPa, the wasted energy and stiffness of connection were increase 10% and 35%, respectively, and the ductility was decreases 8%. Also, with increasing the area of longitudinal reinforcement of column from 1% to 8%, the wasted energy and stiffness of connection were increase 190% and 50%, respectively, and the ductility was decreases 290%. The connections were stable up to 200℃, but, the lateral resistance, ductility and stiffness of connections decrease 55%,60% and 60%, respectively, at 600℃ and 80%, 80% and 340%, respectively, at 1000℃.