بررسی عددی رفتار خمشی تیرهای بتن آرمه دارای آرماتورخمیده

در طول زلزله‌های گذشته تشکیل مفصل پلاستیک در ستون‌ها باعث خرابی کلی سازه‌های دارای سیستم قاب خمشی شده است. اگر مفصل پلاستیک در تیرها ایجاد شود مناسب‌ترین مکانیزم اتلاف انرژی در سازه اتفاق خواهد افتاد. آرماتور خمیده ناحیه خمیده‌ی موضعی (معمولا نزدیک نقاط عطف در تیرها) دارد که می‌تواند به صورت تدریجی تحت تنش صاف شود. مقطع تیر مسلح شده با آرماتور خمیده به دلیل تسلیم اولیه پایین‌تر در مقایسه با تیرهای دارای آرماتورهای صاف مرسوم، تحت بار لرزه‌ای زودتر تسلیم می‌شود. بنابراین، فلسفه ستون قویتیر ضعیف محقق می‌شود. در تحقیق حاضر ابتدا رفتار بارتغییرمکان تیر بتنی با آرماتور خمیده به روش عددی توسط نرم‌افزار آباکوس شبیه‌سازی شد و صحت‌ سنجی مدل المان محدود با مقایسه نتایج آزمایشگاهی دیگر محققین انجام گرفت. سپس مکانیزم رفتاری بارتغییرمکان تیر خمشی بتن مسلح با آرماتور خمیده که دارای تسلیم دو مرحله‌ای می‌باشد، با استفاده از نتایج مدلسازی اجزای محدود به صورت مرحله به مرحله بررسی و تشریح گردید. در انتها نمونه کنترلی برای تحلیل‌های پارامتریک و جهت بررسی تاثیر پارامترهای مهم شامل مقاومت فشاری بتن، درصد آرماتورهای طولی و نسبت طول دهانه به عمق مقطع برروی منحنی بارتغییرمکان تیرها استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد آرماتور طولی، ظرفیت خمشی نهایی مقطع را افزایش داد اگرچه تاثیری در مقدار مقاومت تسلیم اولیه نداشت. به علاوه، افزایش مقاومت فشاری بتن با افزایش مقاومت و سختی اولیه تیر همراه شد و می‌تواند به عنوان عامل کنترل کننده سطح مقاومت تسلیم اولیه در طراحی این نوع تیرها مدنظر قرار گیرد. همچنین اثر افزایش نسبت طول تیر به عمق مقطع نیز مورد بررسی قرار گرفت. در انتها، رفتار یک نمونه اتصال داخلی شامل تیر با آرماتورهای طولی خمیده به ستون مورد ارزیابی قرار گرفت.

Numerical Study on the bending behavior of Reinforced Concrete Beams with kinked rebar

During the past earthquakes, the formation of plastic hinges in columns has given rise to global structural damage in moment resisting frame structures. If the plastic hinges are formed in the beams, the most suitable energy dissipating mechanism in structure will happen. The kinked rebar has locally curved regions (usually near the inflection points in beams) which can be gradually straightened under tension. Due to lower initial yielding flexural capacity compared with that of a cross section reinforced with traditional straight bars, the beam section reinforced with kinked rebars will yield first when the RC frame is subjected to seismic loading, and thus, the strong columnweak beam hierarchy can be realized. In this study, first the loaddeflection behavior of a reinforced concrete beam was numerically simulated by ABAQUS software, and the reliability of the finite element model was verified by comparing with the experimental results of other researchers. Then, the loaddeflection response of the RC beams with kinked bars which has twostep behavior were investigated and described in steps by using finite element modeling results. Finally, the control beam was used for further analyses to investigate the effect of important parameters including: concrete compressive strength, reinforcement ratio, and the ratio of beam span to depth on loaddeflection curve of beams. Results showed that the ultimate bearing capacity of RC beam increases as the reinforcement ratio increases, however, it doesn’t have an important effect on the first yielding point. The increase of concrete compressive strength also contributes to greater initial yielding. In addition, the increase of beam span can have negative effects on the flexural behavior of RC beams with kinked bars, and reduce initial strength and stiffness of beams.Finally, the behavior of an internal connection including a beam with kinked rebar to the column was evaluated.