رفتار اتصال تير فولادي به ستون بتني دايرهاي تقويت شده به وسيله ورق CFRP

The behavior of steel beam to circular concrete column connections strengthened by CFRP sheets

مزاياي قاب ساخته شده از ستون بتني و تير فولادي (RCS) باعث استفاده روزافزون آنها در سازه‌ها شده است. از جمله ضعف اين سازه‌ها جزئيات اجرايي پيچيده‌ براي اتصال تير به ستون است. در اين مقاله رفتار اتصال تير فولادي به ستون بتني دايره‌اي بصورت آزمايشگاهي و تحليلي بررسي شده است. در بخش آزمايشگاهي دو اتصال خارجي RCS با ستون دايره‌اي ساخته و آزمايش شده است. در نمونه اول طبق راهنماي طراحي سازه‌هاي كامپوزيت تير فولادي به ستون بتني (ASCE 1994) به منظور جلوگيري از شكست فشاري بتن از تنگ‌هاي نزديك به هم به فاصله 25 ميلي‌متر استفاده شده است. در نمونه دوم فاصله تنگ‌هاي استفاده شده به حداكثر مقداري كه آئين نامهACI-318-14 مجاز دانسته (75 ميلي متر) افزايش داده شده و براي مقاوم سازي در بالا و پايين تير از دورپيج ورق هاي پليمري مسلح شده با الياف كربني (CFRP) استفاده شده است. نتايج آزمايش‌ نشان مي‌دهد كه هر دو نمونه داراي رفتاري شكل پذير بوده و داراي مقاومت زيادي در جابجاي‌هاي نسبي بالا هستند. تقويت نمونه دوم به وسيله ورق هاي CFRP باعث افزايش 13 درصدي مقاومت نهايي اتصال شده است. همچنين شكل پذيري نمونه تقويت شده افزايش يافته است. بنابراين استفاده از ورق‌هاي FRP مي‌تواند جايگزين مناسبي براي اتصال‌هاي پيچيده RCS گردد. در بخش تحليلي بررسي رفتار اتصال، هر دو نمونه آزمايشگاهي در نرم افزار آباكوس مدل شد و نمودار پوش نيرو- جابجايي تحليلي و آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه رفتار اتصال‌ها به درستي توسط مدل‌هاي تحليلي قابل پيش بيني است.

In this paper, the behavior of connection of steel beams to circular concrete columns is investigated analytically and experimentally. In the experimental part, two exterior connections of steel beam to circular concrete column (RCS) are tasted. In the first specimen, based on the design guide of composite structures (ASCE 1994), transvers reinforcement in the column with the minimum spacing of 25mm is used to prevent compressive failure of concrete at the top and bottom of the steel beam. In the second specimen, the spacing of transvers reinforcement in the column at the top and bottom of the beam increased to 75mm which is the maximum allowable value in columns. Moreover, for strengthening the column at the top and bottom of the beam, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets are used. The experimental and analytical results show that the connections of both specimens are ductile and have great strength in high drift .The reinforcement of the second specimen using CFRP sheets improves the ultimate strength by 13%. Also, the ductility of the reinforced specimen is increased. As a result, the use of FRP sheets can be good alternatives for complex connections of steel beams to concrete columns. Also, both experimental specimens were modeled by Abaqus software, and the load- displacement relationships of the specimens were obtained and compared with the test results. The comparison shows that the analytical model can predict the behavior of the connections, appropriately.