بررسي عددي تأثير جزئيات چشمه اتصال در عملكرد اتصالات تير فولادي به ستون بتني در ستونهاي گوشه

Numerical investigation of the effect of joint core details on the performance of reinforced concrete column to steel beam connection in corner columns

مشاهده ساختمان‌هاي آسيب‌ديده در برابر زلزله نشان داده است كه تحت بارهاي لرزه‌اي، اتصالات تير به ستون آسيب‌پذيرترين المان سازه‌اي بوده و نسبت به ساير اعضاي سازه‌اي به توجهات خاص در طرح و اجرا نياز دارد. از آنجايي كه در سازه‌ هاي با اتصالات تير فولادي – ستون بتن آرمه1 (RCS) از دو نوع مصالح مختلف در چشمه اتصالات استفاده مي شود، لذا جزئيات اتصال اين نوع سازه ها مي‌تواند نقشي اساسي در عملكرد كلي اتصال داشته باشد. بطور كلي اتصالات سازه‌هاي RCS به دو دسته تقسيم مي شوند: اتصال نوع تير پيوسته و اتصال نوع ستون پيوسته. هدف از اين مقاله تمركز برروي چشمه اتصالات RCS از نوع ستون پيوسته و مقايسه عملكرد و تأثير سخت كننده‌هاي موازي و قطري با يكديگر درخصوص نحوه توزيع تنش-كرنش و خرابي بتن ناشي از بارگذاري چرخه اي در چشمه اتصال مي‌باشد. براي اين منظور اتصالات RCS ستون گوشه با جزئيات مختلف در چشمه اتصال، با استفاده از نرم افزار آباكوس2 مدل‌سازي شده و مورد تحليل قرار گرفتند. نتايج حاصل از تحليل المان محدود نشان داد كه به‌طور كلي سخت‌كننده‌هاي موازي اثر محصور كنندگي بهتري از خود نشان مي‌دهند ،لكن عملكرد سخت‌كننده‌هاي قطري از لحاظ مقاومت و شكل‌گيري مفصل پلاستيك در اتصال بهتر مي‌باشد. همچنين نتايج نشان داد كه افزايش ضخامت سخت‌كننده باعث بهبود رفتار چشمه اتصال شده و انديس خرابي آن را كاهش مي‌دهد . همچنين افزايش ضخامت كاورپليت عملكرد اتصالات را از لحاظ مقاومت و شكل‌گيري مفصل پلاستيك بهبود مي‌بخشد.

The past severe earthquakes around the world have shown that the beam to column connection is prone to failure. Therefore, significant provisions should be considered in the design of the connection. RCS moment-resisting frame systems, consisting of Reinforced Concrete (RC) columns and Steel (S) beams, take advantage of the inherent stiffness and damping, as well as low-cost of concrete, the lightweight and construction efficiency of structural steel. Since two types of materials including steel and concrete are used in a RCS system, the detail of the connection plays a significant role on the overall performance of the system. In general, there are two types of RCS connections, column through type & beam through type. The main objective of this study is to investigate the effect of parallel and diagonal stiffeners on stress-strain propagation and concrete damage in column through type RCS connections. For this purpose, RCS connections with different joint details were modeled and analyzed in ABAQUS. Finite element analyses results showed that parallel stiffeners are more capable to provide confinement in comparison to the diagonal types. However, the performance of diagonal stiffeners in terms of strength and plastic hinge formation in the joint is better than parallel stiffeners. Increase of stiffener thickness causes to improve the performance of joint core and decreases its damage level. Furthermore, increasing in cover-plate thickness improves the performance of connections in terms of of strength and plastic hinge formation.