بررسي آزمايشگاهي معيارهاي طراحي در روش عملكردي براي تيرهاي بتني مسلح

Experimental Evaluation of Performance Criteria for Reinforced Concrete Beams under Cyclic Loading

براي بررسي معيارهاي عملكردي در ساختمان هاي مسكوني با مشخصات متداول در ايران، شش نمونه تير بتني تحت آزمايش بارگذاري رفت و برگشتي و يك طرفه قرارگرفته‌ است. نمونه‌ها بر پايه ميانگين مشخصات موجود در ساختمان هاي سه تا پنج طبقه در تهران طراحي شده است. برپايه تعريف ها و ضوابط FEMA356 و ATC-40 ، ترازهاي بهره برداري آني، ايمني جاني، و آستانه فرو ريزش، روي منحني نيروي جانبي – تغيير مكان، براي يكايك نمونه‌ها مشخص شده است. برپايه نتايج، معيارهاي دوران پلاستيك، تغيير‌ شكل نسبي ماندگار، شكل پذيري، كرنش متوسط در پوسته بتن و در آرماتور طولي، شاخص خسارت، و طول مفصل پلاستيك، براي ترازهاي مختلف تعيين شده است. بر پايه نتايج آزمايشها، حدود ارايه شده توسط FEMA356 براي دوران پلاستيك و شكل پذيري محافظه‌كارانه به نظر مي‌رسد. در تراز بهره‌برداري آني، بزرگي كرنش در آرماتور طولي، انطباق نسبتا خوبي با مقدار (0/01) ارايه شده در FEMA356 دارد. شاخص خسارت در تراز ايمني جاني برابر 0/6 به دست آمده كه بيانگر خسارت نسبتا شديد است، به گونه اي كه امكان تعمير تيرها دشوار است. مطالعات نشان داد كه طول مفصل در تراز بهره برداري آني تقريبا معادل 50% طول آن در تراز ايمني جاني است. و نيز اختلاف طول مفصل در ترازهاي ايمني جاني و آستانه فرو ريزش در حدود 20% است.

To assess the performance criteria of the reinforced-concrete, five-storey residential buildings common in Iran, an experimental study in the structural laboratory of the University of Tehran has been conducted. The test program includes cyclic and monotonic load tests of six beams that represent three-to-five storey buildings with rigid frame structures. Using definitions given in FEMA-356 and ATC-40, stages of immediate occupancy, life safety, and collapse prevention have been identified on the drift- force curves of all specimens. Based on the test results, values of the plastic rotation, ductility, strain in concrete cover and in longitudinal bar, crack width, damage index, and length of plastic region at different levels have been determined. It was found that the recommended values of plastic rotation and ductility for reinforced concrete beams by FEMA-356 are conservative. The length of plastic hinge region in the stage of immediate occupancy is about half the plastic hinge length in the stage of life safety and it increases by 20% from life safety to collapse prevention