مطالعۀ آزمایشگاهی عملکرد لرزه‌ای ستون‌های مربعی کامپوزیتی سیمانی

در سال های اخیر، نسل جدیدی از کامپوزیت های سیمانی مسلح الیافی مقاومت بالا، تحت عنوان «کامپوزیت های سیمانی مهندسی» (ecc) در صنعت ساختمان معرفی شده است. این کامپوزیت ها با الیاف های پلی وینیل الکل (pva) مسلح شده و دارای خصوصیاتی چون مقاومت کششی بالا، ترک خوردگی چندگانه و عرض کم ترک است. با توجه به اهمیت ستون های بتن آرمه به عنوان حساس ترین و بحرانی ترین اعضای باربر، در این مطالعه، 12 ستون مربعیشکل از کامپوزیت های پایه سیمانی مهندسی در مقیاس واقعی، تحت بارگذاری چرخه ای به طور آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، نمونه ها با نسبت ابعادی و درصد الیاف pva متفاوت، تحت بارگذاری جانبی قرار گرفته اند. در تحقیقات پیشین، حداکثر میزان استفاده از الیاف pva در ساخت ecc، حداکثر دو درصد بوده؛ اما در این تحقیق آزمایشگاهی، میزان الیاف به کار رفته در نمونه های ساخته شده، بین 0 تا 1/5 درصد است. تاثیر پارامترهای مورد بررسی بر روی تغییرمکان، نحوۀ جذب و استهلاک انرژی، مدهای شکست، توزیع ترک، ظرفیت باربری، شکل پذیری و طول ناحیۀ تسلیم بررسی و ارزیابی شد. نتایج نشان داد که استفاده از ecc در مقایسه با بتن معمولی، موجب تغییر مدهای شکست و مشخصات تغییرشکلی و همچنین افزایش ظرفیت باربری، شکلپذیری و طول تسلیم شده و با افزایش نسبت ابعادی و درصد الیاف ناحیۀ پلاستیک، این ویژگی ها افزایش یافته است. به نحوی که این میزان در مقطع کامپوزیتی، دو برابر نمونۀ معمولی مشابه (بدون الیاف) است. ضریب شکل پذیری جابجایی و ضریب شکل پذیری دورانی در ستون ecc نیز به ترتیب 100 % و 40 % نسبت به ستون معمولی افزایش یافت.

experimental study on seismic performance of engineered cementitious composites (ecc) square columns

as a new generation of high-strength cementitious composites reinforced with polyvinyl alcohol (pva) fibers, engineered cementitious composites (eccs)have been introduced in recent years to the construction industry. the characteristics of these composites include high tensile strength and multiple and micro cracks. given the importance of reinforced concrete columns as the most sensitive and critical bearing members, the present study experimentallyinvestigated12 full-scale ecc-based square columns under cyclic loads. the column specimens with different aspect ratios and pva fiber percentagesunderwent lateral loading. a review of literature suggests the maximum percentage of pva fibers used in the manufacture of ecc was 0.2%. the presentexperimental study investigated the effect of 0% to 1.5% of the fiber on the constructed specimens. the effects of the study parameters on the displacement, energy absorption and dissipation, failure modes, crack distribution, bearing capacity, ductility and length of the yielding region were evaluated. the obtained results showed that, compared to using conventional concrete, using ecc changes the failure modes and deformational specifications and increase the bearing capacity, ductility and length of the yielding region. increasing the aspect ratio and fiber percentage caused the plastic hinge zone of ecc specimens to reach twice that of the conventional concrete specimen with the same geometry and reinforcing bars ratio. displacement ductility coefficient and rotational ductility coefficient increased by 100% and 40% respectively in ecc column compare to conventional column.