بررسي ظرفيت برشي و پيچشي و محصورشدگي تيرهاي بتن آرمه مقطع مستطيلي با خاموت دورپيچ

Investigation of the shear and torsional capacity and confinement of rectangular reinforced concrete beams with spiral stirrups

در حالت كلي المان‌هاي بتن‌آرمه تمايل زيادي به تردشكني دارند و اين پديده در هنگام لرزه به وضوح نمايان مي‌گردد. يكي از مزاياي محصور كردن بتن افزايش مقاومت بتن و شكل‌پذيري بتن است كه اگر بتن به نحوي مناسب محصور شده باشد و اثر نيروهاي لرزه‌اي باعث كنده شدن بتن پوششي شود، بتن محصور شده به خوبي مقاومت مي‌كند. بهترين شيوه براي اين كار مي‌توان به خاموت گذاري به صورت مارپيچ اشاره كرد. در اين پژوهش به بررسي تاثير دورپيچ‌ها با توجه به متغييرهاي گام دورپيچ‌ها و زاويه‌ي دورپيچ‌ها بر ظرفيت برشي و پيچشي تيرهاي بتن مسلح مستطيلي پرداخته شده است. به منظور شبيه‌سازي نمونه‌ها از نرم‌افزار المان محدود ABAQUS استفاده شده است. نتايج نشان داد، زاويه‌ي ترك‌هاي ايجاد شده در نمونه‌هاي داراي خاموت‌هاي بسته، بيشتر از نمونه‌ي متناظر(فاصله‌ي برابر گام‌ها در دورپيچ‌ها و خاموت‌هاي بسته) با دورپيچ‌هاست و استفاده از خاموت‌ها چه به صورت بسته و چه دورپيچ، ظرفيت برشي و پيچشي تيرهاي بتن مسلح را به ميزان قابل توجهي افزايش داده‌اند. مشخص گرديد، تيرهاي بتن مسلح داراي دورپيچ، ظرفيت برشي و پيچشي بيشتري نسبت به تيرهاي بتن مسلح داراي خاموت بسته دارند.استفاده از خاموت‌هاي بسته و دورپيچ‌ها با فاصله‌ي‌ گام‌هاي 80 ميلي‌متر به ترتيب ظرفيت برشي تير بتن مسلح را 52% و 59% افزايش داده‌اند كه اختلاف قابل توجهي است و با افزايش فاصله‌ي گام‌ دورپيچ‌ها، از ظرفيت برشي‌ و پيچشي تيرهاي بتن مسلح كاسته مي‌شود. با افزايش فاصله‌ي دورپيچ‌ها از 80 ميلي‌متر به 150 ميلي‌متر، ظرفيت برشي تير بتن مسلح 30% كاهش يافته است كه ميزان قابل توجهي است. مطابق با نتايج، زاويه‌ي بهينه‌ي دورپيچ كه عملكرد تيرهاي بتن مسلح مستطيلي را در بهترين حالت قرار مي‌دهد، 80 درجه مي‌باشد. در اين حالت زاويه‌ي ترك‌هاي قطري كمتر از ساير حالات بوده و ظرفيت برشي و پيچشي آن به ميزان قابل توجهي بيشتر از ساير نمونه‌ها با گام‌هاي برابر و زاويه‌هاي متفاوت دورپيچ است.

In general, reinforced concrete elements tend to be very crisp, and this phenomenon is most evident when shaken. One of the advantageous of concrete enclosure is the increased concrete strength and concrete ductility which, if the concrete is properly enclosed and the seismic forces cause the concrete to be drilled, the enclosed concrete will resist well. The best way to do this is to use spiral stirrup. In this study, the effect of spiral with regard to the step variables of the spiral and the angle of the bolts on the shear and torsional capacity of rectangular reinforced concrete beams is investigated. ABAQUS finite element software was applied to simulate the samples. The results showed that the angle of cracks created in the specimens with closed stirrup was greater than that of the corresponding specimen (equal distance between the bends and the closed stirrup) with the spiral, and the use of stirrups both in the closed and in the bends situation, have increased the shear and torsional capacity of reinforced concrete beams. This research presented that reinforced concrete beams containing spiral stirrups had greater shear and torsional capacity than those of equipped with the closed stirrups. The use of closed stirrup and spiral stirrup with a step spacing of 80 mm have increased the shear capacity of reinforced concrete beams by 52% and 59%, respectively, which is a significant difference , and the shear and torsional capacity of reinforced concrete beams decrease with increasing step distance. By increasing the distance between the turns from 80 mm to 150 mm, the shear capacity of reinforced concrete beams is reduced by 30%, which is a significant amount. According to the results, the optimum spiral angle that best fits the rectangular reinforced concrete beams is 80 degrees. In this case, the angles of the diagonal cracks are lower than the other cases, and its shear and torsional capacities are significantly greater than the other specimens with equal steps and different angles.