Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Madhkhan
مرتضی مدح خوان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Moeinoddin Zafari Naeini
معین الدین ظفری نائینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Numerical Study of Seismic Behavior of Precast Concrete Moment Resistant Reinforced Beam-Column Connection
Precast concrete structures have been considered due to various advantages in the construction industry by the recent decades. On the other hand, these member joints make problems such that so many failure modes have been observed during earthquakes because of collapses in these connections. So, the joints can be considered as one of the key points in the seismic behavior of the structures. Among these joints, significant emphasis must be applied to beam-column connection in design and performance. The objective of this thesis is to study the behavior of a type of precast concrete moment resistance beam-column connection under lateral loading and to compare the performance of this connection to the monolithic connection system by the use of finite element method and nonlinear analysis in ABAQUS application. The precast connection is in the form of a continue beam cross throughout the column. The lower column longitudinal bars have been crossed through the existing holes in the beam and are anchored in a special type of sleeve in the lower part of the top column. It is necessary to explain that sleeves are a type of mechanical joints for connecting the bars. In addition, to study the performance of the connections, the behavior of rebar joints with sleeves must be considered. Thus, the joint of rebar by the use of sleeve is modeled firstly and after the accuracy is ensured, numerical analysis of the desired connection is performed using the result obtained from this phase. In the next phase of this thesis, dedicated to the modeling of both monolithic and precast concrete connections, outputs from numerical analysis are verified using the experimental results. Also in this phase, the level of consideration of anchorage slip phenomena effects of reinforcement embedded in concrete in the models is examined. In the third phase of this research, study and comparison of the desired precast concrete moment resistant connection and the monolithic connection’s behavior (under various tensile and compressive axial loads on the column) is performed. The results of the numerical analysis indicate very good performance of precast connection in terms of stiffness, strength and ductility, compared to the similar monolithic connection. On the other hand, the results of modeling reveal that a change in axial load from compression to tension, in addition to decreasing stiffness, strength and ductility of both connections, cause the change of fracture mode. In case of applying pressure on column, failure of models is due to plastic hinges at the face of column in the beams and yielding of transverse reinforcements in this region. While in presence of tensile overload, longitudinal reinforcement of the beams at plastic region yield initially (like in pressure) and at the end of lateral loading, longitudinal reinforcement of the columns will yield.
در چند دهه ی گذشته سازه های بتنی پیش ساخته به دلیل مزایای فراوان مورد توجه صنعت ساختمان قرار داشته اند. اما مشکلاتی نیز بر سر راه استفاده گسترده از این نوع سازه ها وجود دارند. یکی از این مشکلات، اتصال اعضای پیش ساخته به یکدیگر هستند، به طوری که ویرانی بسیاری از سازه های پیش ساخته در هنگام وقوع زلزله، ناشی از شکست ایجاد شده در اتصال بین اعضا بوده است. از این رو اتصالات، یکی از نقاط کلیدی در رفتار لرزه ای این نوع سازه ها به حساب می آیند. هدف از انجام این پایان نامه، بررسی رفتار لرزه ای یک نوع اتصال مقاوم خمشی تیر به ستون بتنی پیش ساخته و مقایسه ی عملکرد آن با یک اتصال بتنی یکپارچه ی مشابه است. برای این منظور، از روش اجزای محدود و تحلیل غیرخطی با استفاده از مدل سازی در نرم افزار ABAQUS استفاده می گردد. اتصال بتنی مورد مطالعه در این تحقیق، به صورت تیر ممتد عبوری از میان ستون است. در این نوع اتصال، آرماتورهای طولی ستون تحتانی با عبور از داخل سوراخ های تعبیه شده در تیر، در اسلیوهای واقع در پایین ستون فوقانی قرار می گیرند و در انتها با گروت ریزی داخل درزها و حفره ها، اتصال تکمیل می شود. لازم به توضیح است، اسلیو نوعی بست مکانیکی جهت اتصال آرماتورها به یکدیگر هستند. بنابراین در این تحقیق لازم است علاوه بر بررسی رفتار اتصالات مورد نظر، عملکرد اتصال آرماتورها به وسیله ی اسلیو نیز مورد مطالعه قرار گیرد. در نتیجه، در ابتدا به بررسی و مدل سازی اتصال آرماتورها به کمک این نوع بست مکانیکی پرداخته می شود و پس از اطمینان از صحت تحلیل عددی صورت گرفته، به مدل سازی اتصال پیش ساخته مورد نظر پرداخته می شود. در مرحله ی بعدی این پایان نامه که به مدل سازی دو اتصال بتنی یکپارچه و پیش ساخته اختصاص دارد، صحت مدل سازی انجام گرفته با مقایسه نتایج آزمایشگاهی و تحلیل عددی کنترل می شود. هم چنین در این مرحله، میزان لحاظ شدن اثر پدیده ی لغزش مهاری آرماتورهای مدفون در بتن در مدل های ساخته شده نیز از طریق مقایسه نتایج تحلیل عددی و آزمایشگاهی یک اتصال پیش ساخته ی دیگر مورد بررسی قرار می گیرد. در مرحله پایانی این تحقیق به بررسی و مقایسه ی رفتار اتصال مقاوم خمشی بتنی پیش ساخته مورد نظر با اتصال یکپارچه ی مشابه (تحت مقادیر مختلف سربارهای فشاری و کششی وارد بر روی ستون) پرداخته می شود. نتایج تحلیل های عددی صورت گرفته در این فاز بیانگر عملکرد بسیار خوب اتصال پیش ساخته از نظر شکل پذیری، سختی و مقاومت در مقایسه با اتصال یکپارچه ی مشابه است. هم چنین نتایج این مدل سازی ها نشان دادند که با تغییر سربار وارد بر ستون از فشاری به کششی، علاوه بر کاهش میزان سختی، مقاومت و شکل پذیری هر دو نوع اتصال، مود شکست نمونه ها نیز تغییر می یابد. در حالتی که سربار فشاری بر روی ستون وارد می شود، گسیختگی نمونه ها به صورت تشکیل مفصل پلاستیک در ناحیه ی بر ستون در تیرها و تسلیم آرماتورهای برشی این ناحیه است. در حالی که با حضور سربار کششی، ابتدا آرماتورهای طولی تیر در ناحیه مفصل پلاستیک تسلیم می شوند و در ادامه با افزایش تغییرمکان جانبی، آرماتورهای طولی ستون نیز وارد ناحیه پلاستیک خواهند شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی