بررسي تحليلي رفتارغيرخطي قاب‌هاي بتن مسلح كامپوزيتي اليافي توانمند

Evaluation of nonlinear behavior of High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite (HPFRCC) Frames

جايگزيني بتن معمولي با كامپوزيت‌هاي سيماني اليافي توانمند (HPFRCC) مي‌تواند موجب بهبود جدي در مقاومت كششي، خمشي، برشي، مشخصه‌هاي تغيير شكلي، شكل پذيري، توانايي جذب انرژي و طاقت گردد. خاصيت سخت شوندگي كرنش در اين كامپوزيت‌ها موجب محدود كردن ترك‌ها و جلوگيري از عريض شدن آن مي‌گردد. از طرف ديگر، ظرفيت كرنش بالاي اين مصالح، آنها را براي استفاده در مفصل پلاستيك اتصالات تير به ستون تحت تغيير شكل‌هاي غير الاستيك بزرگ، ايده آل ساخته است. در اين مقاله ضمن اعتبار سنجي رفتار خمشي تيرها و قاب‌هاي ساخته شده با مصالح كامپوزيت‌ سيماني اليافي توانمند در نرم‌افزار OpenSees با مطالعات آزمايشگاهي، به منظور بررسي تاثير اين كامپوزيت در پاسخ جانبي قاب‌هاي خمشي بتني، دو قاب بتني با تعداد طبقات سه و شش طبقه كه براساس ضوابط ACI 318 طراحي شده‌اند، با استفاده از نرم‌افزار OpenSees و تحليل‌هاي استاتيكي غيرخطي و ديناميكي تاريخچه زماني مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند. قاب‌هاي مورد مطالعه شامل بتن معمولي به طور كامل (RC)، قاب‌هاي تركيبي ساخته شده از مصالح كامپوزيت در ناحيه اتصال (RCH1)، قاب‌هاي تركيبي ساخته شده از مصالح كامپوزيت در ناحيه اتصال و پاي ستون‌هاي طبقه اول (RCH2) و قاب‌هاي ساخته شده از مصالح كامپوزيت به طور كامل (RH) مي‌باشند. نتايج بدست آمده از تحليل استاتيكي غيرخطي نشان مي‌دهد كه مقاومت، شكل‌پذيري و تغييرمكان نهايي قاب‌هاي داراي مصالح كامپوزيت، افزايش قابل ملاحظه‌اي نسبت به قاب‌هاي بتني معمولي داشته است. همچنين بر اساس نتايج بدست آمده از تحليل‌هاي تاريخچه زماني، استفاده از مصالح كامپوزيت سبب كاهش بيشينه جابجايي بام و بيشينه دريفت طبقات و نيز افزايش بيشينه برش پايه قاب‌ها شده است.

Replacing of conventional concrete by High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite (HPFRCC) could improve tensile strength, bending strength, shear strength and other capability of behaviour such as ductility, energy absorption and toughness. Strain hardening behaviour in (HPFRCC) could result in restrict of crack and prevent from crack widening. Also, because of the high strain capacity of (HPFRCC), using this material in the beam-column connection is more attention paid by researchers. After verification of numerical models for frame using OPENSEES software and comparison with experimental results, two 2D frames with 3 and 6 stories has been created to study. These frames have been designed based on ACI 318. Each frame is considered in 4 formats containing conventional concrete in all elements (RC), containing of (HPFRCC) in beam-column connection (RCH1), containing of (HPFRCC) in beam-column connection and first story column base (RCH2) and containing of (HPFRCC) in all elements. Results from nonlinear static analysis (pushover analysis) show increase of lateral strength, ductility and ultimate displacement of frames containing (HPFRCC) with respect to (RC) frames. Also, using of (HPFRCC) in frames has been decreased maximum story drift ratio, maximum roof displacement and has been increased maximum base shear and story shear in nonlinear time history analysis.