تأثير آلياژهاي حافظه‌دار شكلي بر رفتار چرخه‌اي اتصالات بتن‌آرمه

Influence of Shape Memory Alloys on Cyclic Behavior of Reinforced Concrete Joints

آلياژهاي حافظ ه­دار شكلي (SMAs) خاصيت بازيابي تغيير شكل دائمي را دارا بوده و ازجمله آلياژهاي فلزي هستند كه ويژگي ­هاي معمولي فلزها مانند مقاومت، سختي، كارايي، و غيره را از خود نشان مي­ دهند. ازجمله كاربردهاي اين آلياژها مي‌توان در جداسازي لرزه­اي سازه‌ها، خود ترميمي عناصر ساختمان، صنعت هواپيما، پزشكي، مكانيكي و ساخت مدل­ هاي مؤثر و ابزار محاسباتي اشاره نمود. در اين مقاله به مطالعه اثر آلياژهاي حافظه­ دار شكلي بر رفتار چرخ ه­اي اتصالات بتن­ آرمه پرداخته مي­ شود. براي اين منظور، پس از راستي ­آزمايي دو مدل آزمايشگاهي در نرم ­افزار Seismo Struct، تأثير چهار پارامتر مقاومت فشاري بتن، اثر موقعيت SMA در داخل ناحيه بحراني، استفاده هم ­زمان از اين آلياژ به­ عنوان ميلگرد و خاموت و تأثير مقطع معادل دايروي ستون با خاموت تنگ يا دورپيچ مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه تغيير مقاومت فشاري بتن در ناحيه الاستيك بر رفتار اتصال بدون تأثير بوده، اما در ناحيه غيرالاستيك ظرفيت تحمل بار با افزايش 30 درصدي مقاومت فشاري بتن حدود دو درصد افزايش يافته است. از طرفي ديگر، تأثير SMA در داخل ناحيه بحراني سبب اضافه سختي، افزايش سختي و انرژي جذب‌شده چرخ ه­اي شده است. همچنين، در حالت استفاده از ميلگرد طولي از جنس فولاد و خاموت از جنس SMA، با حذف پديده باريك­ شدگي از نمودار‌هاي چرخه‌اي، افزايش در انرژي جذب‌شده چرخ ه­اي را به­ دنبال داشته است. نهايتاً منحني‌هاي پوش رفتار چرخ ه­اي نمونه با مقطع ستون دايروي معادل، چه با خاموت از نوع تنگ و چه از نوع دورپيچ، تقريباً منطبق بر يكديگر بوده و در مقايسه با نمونه مرجع سختي الاستيك بيش­تري داشتند.

Shape memory alloy (SMA) is a particular type of metal alloy that has the recovery property of permanent deformation. This alloy includes the typical properties of steel, such as resistance, hardness, performance, and so on. SMAs are used in some applications, including based-isolated buildings, self-repairing building components, aircraft industry, medical industry, mechanical equipment, and effective models for computing tools. In this paper, the effect of SMAs on the cyclic behavior of reinforced concrete (RC) joints is analytically investigated. To this end, after validation of two experimental models in Seismo Struct software, some parametric studies are conducted, such as 1- the effect of compressive strength of concrete, 2- the position of SMA into the plastic zone, 3- the simultaneous use of SMA as longitudinal bars and stirrup, and 4- the use of an equivalent column with a circular cross-section containing spirals or stirrups.