بررسي رفتار اتصالات خارجي تير – ستون بتن مسلح با HPFRCC تحت بارهاي چرخه اي

Structural behavior of RC High performance fiber reinforced cement composites (HPFRCC) exterior beam–column joints under reversed cyclic loading

در اين مقاله جهت بررسي و ارزيابي امكان استفاده از كامپوزيت‌هاي سيماني اليافي توانمند ( HPFRCC) به‌منظور مرتفع ساختن نياز آرماتورهاي محصورشدگي (عرضي) و مشكلات اجرايي مربوطه در هسته اتصالات تير به ستون تحت بارهاي ناشي از زلزله دو نمونه اتصال خارجي تير به ستون با مقياس 2/1 ساخته و تحت بارگذاري چرخه‌اي مورد آزمايش قرارگرفته است. به‌نحوي‌كه اتصالات تير به ستون فاقد جزئيات لرزه‌اي در هسته اتصال است. اتصال اول با بتن معمولي و اتصال دوم با HPFRCC در چشمه اتصال و نواحي بحراني تير ساخته شده است. مصالح سيماني اليافي مورداستفاده در اين مطالعه شامل الياف تركيبي، فولادي دو انتها قلاب و الياف ماكروسينتتيك تركيبي با ميزان 2% حجمي است. مشخصات مكانيكي پايه HPFRCC توسط آزمايش‌هاي فشاري و كشش تك‌محوري تعيين گرديده است. رفتار هيسترسيس، شكل‌پذيري، سختي، استهلاك انرژي، الگوهاي ترك‌خوردگي نمونه HPFRCC مورد تحليل و بررسي قرارگرفته و با پاسخ چرخه‌اي نمونه‌هاي بتن معمولي فاقد ضوابط لرزه‌اي ويژه در چشمه اتصال مقايسه شده‌اند. نتايج آزمايش حاكي از آن است كه در مراحل پس از ترك‌خوردگي، اتصال HPFRCC سبب بهبود قابل‌توجهي در ظرفيت‌هاي برشي، خمشي و نيز رفتار تغيير شكل و تحمل خرابي، در مقايسه با نمونه بتن معمولي در مراحل نهايي شده است. به‌طوري‌كه در اتصال HPFRCC ميانگين بار حداكثر 21%، شكل‌پذيري 14% و انرژي جذب‌شده تجمعي 217% نسبت به اتصال بتن معمولي افزايش داشته است. همچنين مود شكست نمونه‌هاي HPFRCC نسبت به بتن معمولي فاقد جزئيات لرزه‌اي از برشي به خمشي تغيير پيدا كرد.

High performance fiber reinforced cement composites (HPFRCC) are a class of fiber cement composites that exhibit post-cracking strain hardening response when subjected to direct tension. While undergoing this hardening behavior, the composite experiences the formation of multiple cracks prior to damage localization. In the present study, This paper investigates the effects of HPFRCC on the behavior of RC exterior beam–column joint under reversed cyclic loading. HPFRCC using tow different types of fiber namely hooked end steel fiber and polypropylene fiber are explored in this study. The main parameters considered include the load–deflection relationship, crack propagation, moment–rotation relationship at the joint, and energy absorption capacity. half-scale external RC beam–column joints were subjected to lateral cyclic loading of increasing amplitudes.. The specimen was subjected to reverse cyclic loading under controlled deformation at the tip of the beam until failure. At post cracking stages, the HPFRCC joint showed significant improvement in the ultimate shear and moment capacities, as well as in the deformation behavior and damage tolerance, compared with the NC specimen at ultimate and failure stages.