shear capacity
در نشریات گروه عمران-
امروزه حفظ و نگهداری از سازه های بنایی در مناطق تاریخی، اهمیت زیادی پیدا کرده است. بخش قابل توجهی از این مسیله ناشی از کاربرد مصالح بنایی غیرمسلح در ساخت بسیاری از این گونه از سازه ها است. در کشور ایران، اکثر بناهای تاریخی نیز با استفاده از مصالح بنایی و با معماری خاص این منطقه احداث شده اند. سازه های موجود، اکثرا شامل دیوارهای بنایی پیوسته و بعضا با بازشوهای قوسی شکل هستند. در این گونه از دیوارها، سازه شامل دو پایه و یک قوس در بالای آن است. از آنجایی که ایران در منطقه لرزه خیزی واقع شده است، بررسی عملکرد این سازه ها در برابر زلزله و بارهای جانبی، اهمیت زیادی دارد. از این رو، در این مقاله، به بررسی عددی رفتار درون صفحه طاق های آجری سنتی در مقابل بارهای جانبی پرداخته می شود. در این راستا، مدل عددی از نمونه ای از طاق های موجود (در بازار مسگرهای کرمان)، تحت شدت های بار پیش فشرده سازی (ثقلی) مختلف قرار گرفته و سپس، تحت بار افزون و به صورت جانبی (تحلیل پوش اور) تحلیل می شود و پاسخ نیروی برشی-تغییرمکان آن استخراج می گردد. سپس نمودار به دست آمده دوخطی شده و بر اساس آن، نقاط عملکردی آن استخراج می شوند. بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل مشاهده گردید که با افزایش شدت بار ثقلی، ظرفیت برشی بیشینه دیوارها نیز افزایش پیدا می کند. اما افزایش بیش از حد بار ثقلی منجر به آسیب دیدگی طاق تحت اثر بار ثقلی شده که به موجب آن، سیر افزایشی ظرفیت برشی روند معکوس به خود می گیرد. همچنین، الگوی توزیع ترک و خسارت در طاق ها کمابیش مشابه هم بوده اما میزان بازشدگی ترک ها به شدت از میزان بار ثقلی وارد بر سازه دیوار تاثیر می پذیرد.
کلید واژگان: دیوارهای بنایی غیر مسلح، طاق بنایی، تحلیل بار افزون جانبی، رفتار درون صفحه، شدت بار پیش فشرده سازی، ظرفیت برشیIn today's, the preservation and maintenance of masonry structures in historical areas have become very important. A significant part of this issue is rooted in the use of non-reinforced construction materials in the building of such structures. In Iran, most of the historical buildings were built using masonry materials. The buildings were designed according to the special architecture of this region. The existing structures mostly consist of masonry walls as well as some openings with arched configurations. In these types of walls, the wall consists of two piers and an arch on top of them. Since Iran is located in a highly seismic zone, investigating the performance of these types of structures is essential under the action of earthquakes and lateral loadings. Therefore, in this paper, a numerical investigation is accomplished on the in-plane behavior of traditional brick arches under the action of lateral loads. To this end, the numerical model of a sample of an existing arch (in Kerman’s Mesgari bazaar) was considered. The model was developed on STKO software. In this regard, the nonlinear response of bricks and mortar joints was simulated by using the DamageTC3D material. As well, the geometry of the wall was constructed with four-node plane-stress elements. The lateral capacity of the wall was assessed under the action of gravity loads. To this end, the wall was analyzed under gravity loads with intensities of 0.0 to 0.2 MPa. Next, it was pushed laterally through the pushover analysis and the shear force-displacement capacity curve of the wall was obtained. Through a specific procedure, the obtained capacity curves were estimated with a bilinear graph. By using this graph, the performance points corresponding to the wall’s capacity were extracted and a complete discussion was made regarding the shear capacity and the corresponding displacement to each performance point. Based on the obtained results from the analysis, it was observed that with an increase in the intensity of the applied gravity load, the maximum shear capacity of the walls increases. However, a higher increase in gravity load intensity (over a specific limit) would cause more damage to the arch which leads to a smaller shear capacity. Also, it is observed that the distribution of cracks and their pattern along the walls follow a similar outline. However, crack widths are affected strongly by the intensity of the applied gravity load on the wall.
Keywords: Unreinforced masonry walls, Masonry arches, Pushover analysis, In-plane behavior, Pre-compression load, Shear capacity -
کاربرد مصالح بازیافت شده در صنعت بتن امروزه به یکی از الزامات مهم زیست محیطی تبدیل شده و هر روز ارزیابی های فنی اقتصادی بهتری در این زمینه صورت می گیرد. به تدریج راه در عرصه تولید بتن های بازیافتی هموار گشته و کیفیت این بتن ها با بهره گیری از فناوری های نوین، روزبه روز بهبود می یابد. استفاده از مصالح بازیافتی در بتن های ژیوپلیمر، موضوع نسبتا جدیدی است که پژوهش های اندکی بر روی آن صورت گرفته است. در این پژوهش تاثیر مصالح بازیافتی بر رفتار برشی بتن های ژیوپلیمر در کنار مقایسه با بتن های بازیافتی معمولی و اثر سنگ دانه های بازیافتی بر هر دو گروه بتن مدنظر قرار گرفت. بدین منظور، 10 طرح اختلاط شامل درصدهای جایگزینی 0، 25، 50،75 و 100 سنگ دانه های بازیافتی با سنگ دانه های طبیعی در دو گروه بتن معمولی و بتن ژیوپلیمر ساخته شد و آزمون های مکانیکی، شامل مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته و آزمایش Pull-off بر روی نمونه ها انجام شد. همچنین برای هر طرح اختلاط، یک تیر مسلح بدون المان برشی ساخته شد، تا اثر این نوع سنگ دانه، بر رفتار برشی تیر بررسی شود. نتایج نشان دادند که افت مشخصات مکانیکی در طرح ها و کاهش ظرفیت باربری تیرها با افزایش درصد سنگ دانه های بازیافتی رخ می دهد، به شکلی که بتن ژیوپلیمر نسبت به بتن معمولی، ظرفیت جایگزینی بیشتری را نشان داده است. همچنین استفاده از سنگ دانه های بازیافتی، منجر به بهبود انرژی شکست در 25% جایگزینی بتن ژیوپلیمر و 50% جایگزینی بتن معمولی گردید.کلید واژگان: بتن ژئوپلیمر، سنگ دانه های بازیافتی، _ تیر بتنی، ظرفیت برشی تیر، آزمایش Pull-off، _ انرژی شکستThe utilization of recycled materials in the concrete industry has become one of the most essential environmental needs today, and more technical and economic studies are being performed every day in this subject. The effect of recycled materials on the shear behavior of geopolymer concretes was investigated in this work, along with a comparison to conventional recycled concretes and the effect of recycled aggregates on both concrete groups. For this purpose, ten mixing designs with recycled aggregate replacement percentages of 0, 25, 50, 75, and 100 were made in two groups of ordinary concrete and geopolymer concrete, as well as mechanical tests such as compressive strength, modulus of elasticity, and pull-off test. A reinforced beam without a shear element was also created for each mixing design to study the effect of this type of aggregate on the shear behavior of the beam. The findings revealed that increasing the percentage of recycled aggregates causes a loss in mechanical characteristics in the designs and a reduction in beam bearing capacity, indicating that geopolymer concrete has a higher replacement capacity than regular concrete.Keywords: geopolymer concrete, recycled aggregate, concrete beam, shear capacity, pull-off test, _ fracture energy
-
دیوارهای برشی فولادی از مهم ترین و پرکاربردترین سیستم های باربر جانبی محسوب می شوند. اما ضعف عمده دیوارهای برشی فولادی در کمانش زودهنگام در نسبت های دریفت پایین است که این امر روی ظرفیت جذب انرژی و عملکرد کلی سیستم تاثیر می-گذارد. برای رفع این معضل، دو نوع از دیوارهای برشی فولادی تحت اثر بارگذاری چرخه ای با استفاده از روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفتند. در نوع اول، حلقه های متعدد استفاده شده است و در نوع دوم، سیستم جدیدی از دیوارهای برشی فولادی دارای حلقه های دایروی متحدالمرکز معرفی شده است. پارامترهای متعددی از قبیل تنش تسلیم مصالح ورق فولادی دیوار برشی، ضخامت ورق فولادی و عرض حلقه ها در تحلیل های استاتیکی غیرخطی در نظر گرفته شدند. در ابتدا مدل عددی سه بعدی با استفاده از سه دسته دیوار برشی فولادی آزمایشگاهی اعتبارسنجی شد و میزان اختلاف نتایج بین مدل های عددی و آزمایشگاهی کمتر از 5 درصد در تمام موارد مشاهده شد. نتایج مدل های عددی نشان دادند که دیوار برشی فولادی کامل در نسبت دریفت 2/0 درصد دچار کمانش برشی می شود و رفتار هیسترزیس آن دارای باریک شدگی می باشد. اما در دو دسته دیوار برشی فولادی پیشنهادی، رفتار هیسترزیس کامل و پایدار است و در اکثر موارد تا نسبت دریفت 6 درصد افت ظرفیت مشاهده نشده است. همچنین در بیشتر مدل های عددی، سختی مماسی در هر سیکل تقریبا ثابت باقی می ماند. در پایان، برای نمونه دیوار برشی فولادی پیشنهادی، رابطه ای برای تعیین ظرفیت برشی دیوار فولادی نسبت به ضریب لاغری دیوار ارایه شد.
کلید واژگان: دیوار برشی فولادی، حلقه های متحدالمرکز، ظرفیت برشی، جذب انرژی، کمانش برشی، نسبت لاغریSteel plate shear walls (SPSWs) are one of the most important and widely used lateral load-bearing systems. The reason for this is easier execution than reinforced concrete (RC) shear walls, faster construction time, and lower final weight of the structure. However, the main drawback of SPSWs is premature buckling in low drift ratios, which affects the energy absorption capacity and global performance of the system. To address this problem, two groups of SPSWs under cyclic loading were investigated using the finite element method (FEM). In the first group, several series of circular rings have been used and in the second group, a new type of SPSW with concentric circular rings (CCRs) has been introduced. Numerous parameters include in yield stress of steel plate wall materials, steel panel thickness, and ring width were considered in nonlinear static analysis. At first, a three-dimensional (3D) numerical model was validated using three sets of laboratory SPSWs and the difference in results between numerical models and experimental specimens was less than 5% in all cases. The results of numerical models revealed that the full SPSW undergoes shear buckling at a drift ratio of 0.2% and its hysteresis behavior has a pinching in the middle part of load-drift ratio curve. Whereas, in the two categories of proposed SPSWs, the hysteresis behavior is complete and stable, and in most cases no capacity degradation of up to 6% drift ratio has been observed. Also, in most numerical models, the tangential stiffness remains almost constant in each cycle. Finally, for the innovative SPSW, a relationship was suggested to determine the shear capacity of the proposed steel wall relative to the wall slenderness coefficient.
Keywords: Steel plate shear wall Concentric circular rings, shear capacity, Energy absorption, Shear buckling, slenderness ratio -
قاب های خمشی مختلط ویژه نوع جدیدی از قاب های خمشی ویژه هستند که در آنها از ترکیب ستون های بتنی و تیرهای فولادی استفاده می شود. در این پژوهش، نحوه مدل سازی این قاب ها و همچنین تاثیر رفتار اتصال بین تیر فولادی و ستون بتنی بررسی شده است. علاوه براین چون هدف مطالعه بیشتر بر روی تشکیل مفصل است؛ سعی شده است با سوراخ کاری روی بال تیر رفتار این نوع اتصالات بررسی شود. برای مدل سازی از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. برای اتصال یک، دو، سه تا پنج ردیف سوراخ در نظر گرفته شده است. با بررسی نتایج مشاهده شد که سه ردیف سوراخ در اتصال تیر به ستون از لحاظ تشکیل مفصل، توزیع تنش و نیروها از بقیه سوراخ ها مناسب تر است. در پنج ردیف سوراخ، کرنش پلاستیک تا ردیف چهار مشاهده شده است و در سوراخ پنجم کرنش پلاستیک تشکیل نشده است و این نشان از آن دارد که فاصله سوراخ-کاری زیاد شده است و این سوراخ تاثیری در پخش یکنواخت تر تنش نداشته است. با بررسی نتایج کمی و عددی مدل ها مشاهده می شود که محدوده تغییرات لنگرخمشی از حدود 8 درصد تا 46 درصد بوده است و در مدل با سه ردیف سوراخ کاری کمترین مقدار و در مدل با یک ردیف سوراخ بیشترین لنگر رخ داده است. جذب انرژی نیز در محدود 4 تا 20 درصد متغیر بوده است.کلید واژگان: اتصال فولادی، آباکوس، سوراخ دایره ای، تحلیل استاتیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، ظرفیت برشیComposite special moment frames represent a novel type of special moment frames (SMFs) where a combination of concrete columns and steel beams is used. This paper evaluates the modeling of composite special moment frames and the behavior of the steel beam-concrete column connection. Due to the focus on hinge formation, the behavior of the connection with a hole drilled on the beam flange was analyzed. Numerical simulations were carried out in ABAQUS. The beam-column connection was subjected to one-five rows of holes. It was observed that the beam-column connection with three rows of holes had the optimal hinge formation behavior, stress distribution, and load. The connection with five rows of holes showed plastic strains in the first four rows, while the fifth row had no plastic strain. This suggests an increased drilling space since the fifth hole row did not contribute to the improvement of stress distribution uniformity. It was numerically found that the bending moment change varied from 8% to 46%; the model with three rows of holes had the lowest bending moment change, whereas the model with a single hole row showed the highest change in the bending moment. Moreover, energy absorption changed by 4-20%.Keywords: Steel connection, Abacus, Circular hole, Nonlinear static analysis Time history, Shear Capacity
-
با توجه به پیچیدگی مکانیزم های برشی تیرهای بتن مسلح و تاثیرگذاری پارامترهای مختلف، ایجاد یک مدل کلی جهت تخمین دقیق ظرفیت برشی، دشوار می باشد. همچنین اکثر دستورالعمل های تعریف شده برای تعیین ظرفیت برشی تیرهای بتن مسلح در آیین نامه های طراحی به صورت تجربی بدست آمده است. در سال های اخیر الگوریتم های هوش مصنوعی در این زمینه بسیار مورد استفاده واقع شده است. در این مطالعه از الگوریتم های رگرسیون بردار پشتیبان و سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی بهینه شده با دو الگوریتم انبوه ذرات و الگوریتم ژنتیک برای پیش بینی ظرفیت برشی تیرهای بتن مسلح استفاده شده است. در این الگوریتم ها، مقادیر 9 پارامتر تاثیر گذار در ظرفیت برشی به عنوان ورودی و ظرفیت برشی تیرهای بتن مسلح به عنوان پارامتر خروجی مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از روش اعتبارسنجی Kfold، داده های آموزشی و تستی تعریف شده و بر اساس این داده ها پیش بینی صورت گرفته است. نتایج بدست آمده از پیش بینی نشان داد که مدل سیستم استنتاج فازی عصبی با الگوریتم بهینه سازی ژنتیک با ریشه دوم میانگین مربعات خطا برابر 0/06634 و ضریب همبستگی 0/996 نسبت به سایر الگوریتم ها از دقت بالاتری برخوردار است. همچنین جهت تعیین حساسیت پارامتری متغیرهای مورد بررسی بر روی ظرفیت برشی تیرهای بتن مسلح از تیوری سیستم خاکستری (GST) استفاده شد. بررسی نتایج حاصل از این آنالیز نشان می دهد که میانگین ضریب آنالیز حساسیت پارامتر درصد آرماتورهای طولی نسبت به سایر پارامترها بزرگ تر است که نشان از تاثیر بیشتر پارامتر درصد آرماتورهای طولی بر روی ظرفیت برشی دارد.
کلید واژگان: ظرفیت برشی، تیر بتن مسلح، GST، PANFIS، GANFIS، SVRConsidering the complexity of shear mechanisms of reinforced concrete beams and the effects of various parameters, creating a general model for the accurate estimation of the shear capacity is difficult. In addition, most guidelines for the determination of the shear capacity of reinforced concrete beams in empirical design codes have been obtained experimentally. Artificial intelligence algorithms have been widely used in this area in recent years. In this study, SVR, PANFIS, and GANFIS algorithms were used to predict the shear capacity of reinforced concrete beams. In this regard, the data of 175 experimental RC beam samples were collected. In these algorithms, values of nine parameters affecting shear capacity were used as the input parameter and the shear capacity of the reinforced concrete beams as the output parameter. Using the Kfold validation method, training and test data were defined, and the predictions were performed accordingly. The results of predictions showed that the neuro-fuzzy inference system model with the genetic optimization algorithm had a higher accuracy than other algorithms with a second root mean square error of 0.06634 and a correlation coefficient of 0.996. Also, the grey system theory was used to determine the parametric sensitivity of the study variables on the shear capacity of reinforced concrete beams. The results showed that the mean coefficient of sensitivity analysis of the longitudinal rebar percentage parameter is greater than other parameters, indicating that the longitudinal rebar percentage parameter had more effects on shear capacity.
Keywords: Shear Capacity, Reinforced Concrete Beam, GST, PANFIS, GANFIS, SVR -
در سال های اخیر استفاده از میلگردهای کامپوزیتی در سازه های بتن آرمه به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، مقاومت کششی قابل توجه و خاصیت ضد مغناطیسی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به مدول الاستیسیته کمتر میلگردهای کامپوزیتی نسبت به میلگردهای فولادی، تیرهای بتنی مسلح به میلگردهای کامپوزیتی دارای مقاومت برشی نسبتا کمتری در مقایسه با میلگردهای فولادی هستند. از سوی دیگر، شکست برشی در تیرهای بتنی مسلح به میلگردهای کامپوزیتی عموما ترد بوده و نیاز به پیش بینی دقیقی از عملکرد این اعضا نیاز می باشد. از اینرو، در این مطالعه به پیش بینی مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح به میلگردهای کامپوزیتی با استفاده از ترکیب شبکه عصبی GMDH و الگوریتم ژنتیک بر اساس طیف گسترده ای از مطالعات آزمایشگاهی پرداخته شده است. پارامترهای درنظر گرفته شده در این مطالعه شامل: پهنای تیر، عمق موثر تیر، نسبت دهانه برش به عمق، مقاومت فشاری نمونه استوانه ای استاندارد بتن، درصد آرماتورهای طولی و مدول الاستیسته میلگردهای کامپوزیتی می باشد. برای کنترل دقت و درجه اطمینان مدل پیشنهادی، نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و روابط موجود مقایسه گردیده است. نتایج این مقایسه نشان داده است که مدل پیشنهادی ترکیب شبکه عصبی GMDH و الگوریتم ژنتیک نتایج دقیقتری در محاسبه مقاومت برشی تیرهای بتنی نسبت به سایر روابط موجود دارد. همچنین بر اساس رابطه پیشنهادی به آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی نیز پرداخته شده است.کلید واژگان: میلگرد FRP، مقاومت برشی، GMDH، ژنتیک، مدل تجربیIn recent years, the use of composite rebars in reinforced concrete structures has received much attention due to its high corrosion resistance, significant tensile strength, and appropriate non-magnetization characteristics. Due to the lower modulus of elasticity of composite rebars than steel rebars, concrete beams reinforced with composite rebars have relatively lower shear strength compared to beams reinforced with steel rebars. On the other hand, shear failure in concrete beams reinforced with composite rebars is generally brittle and requires accurate prediction of the behavior of these members. Therefore, in this study, the shear strength of concrete beams reinforced with composite rebars is predicted using a combination of GMDH type neural networks and genetic algorithms based on a wide range of experimental results. The key effective parameters that consider in this study are the width of the web, effective depth of the beam, shear span to depth ratio, concrete compressive strength, modulus of elasticity of FRP longitudinal bars, and longitudinal reinforcement ratio. The accuracy of the proposed method has been verified by comparing the model predictions with the collected experimental results and existing shear design equations. The results show that the proposed model has more accurate results in calculating the shear strength of concrete beams than other existing relationships. A sensitivity analysis is also performed to assess the effect of the input parameters on the shear strength of FRP-reinforced concrete beams.Keywords: FRP bar, shear capacity, GMDH, Genetic Algorithm, empirical model
-
در این مطالعه مدلی جدید برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای لاغر بتن آرمه با بتن مقاومت بالا و بدون آرماتور عرضی با استفاده از ترکیب سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات بر اساس تعداد قابل توجهی نمونه آزمایشگاهی ارایه شده است. پارامترهای موثر در مدل ارایه شده شامل: عمق موثر تیر، مقاومت فشاری بتن، درصد آرماتور طولی، نسبت دهانه برشی به ارتفاع موثر و بزرگترین بعد سنگدانه مصرفی در بتن می باشند. نتایج آزمایشگاهی مورد استفاده در این مطالعه بصورت تصادفی به دو بخش تقسیم شده که بخش اول برای فرآیند آموزش و مابقی برای ارزیابی صحت عملکرد مدل استفاده شده است. پس از ایجاد مدل، آنالیز حساسیت برای بررسی سهم پارامترهای موثر و به صورت تعیین حساسیت خروجی سیستم با توجه به تغییرات دو پارامتر ورودی انجام گرفته است. برای کنترل بیشتر دقت مدل پیشنهادی، نتایج آن با آیین نامه های ACI 318-14، Eurocode-2، CEB-FIP Model Code، AS 3600-2009 و JSCE Guidelines بصورت گرافیکی و همچنین با استفاده از شاخص های آماری R2، RMSE و MAPE مقایسه شده است. نتایج نشان داده که مدل ارایه شده در محدوده پایگاه داده ایجاد شده، دقت بیشتری از مدل های موجود در آیین نامه ها داشته و می تواند به عنوان ابزاری مناسب در تخمین ظرفیت برشی تیرهای لاغر مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: تیر لاغر، مقاومت برشی، بتن مقاومت بالا، فازی-عصبی، الگوریتم ازدحام ذراتIn the present study, a new model is derived to estimate the shear capacity of high-strength concrete slender beams without transverse reinforcement using hybrid adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and particle swarm optimization (PSO) based on the wide range of experimental results. The proposed model relates the shear capacity of beam to effective depth, compressive strength of concrete, percent of longitudinal reinforcement, ratio of shear span to effective depth, and nominal maximum size of coarse aggregate. The experimental data are randomly categorized into two subsets of the training set and test set. After establishing the proposed model, a sensitivity analysis was carried out to assess the validity of proposed ANFIS-PSO model. For this purpose, the results of the proposed model are calculated by considering the variation of the two selected input parameters, whereas the values of other parameters are fixed at the corresponding median values. To check reliability of the proposed model more accurately, the predicted values are compared with the codes and standards such as: ACI 318-14, Eurocode-2, CEB-FIP Model Code, AS 3600-2009, and JSCE Guidelines against the whole experimental specimens based on the three well-known statistical measures; correlation coefficient (R^2), root mean squared error (RMSE), and mean absolute percentage error (MAPE). It can be found that the proposed ANFIS-PSO model passed desired conditions and could estimate the shear capacity of the high-strength concrete slender beams without transverse reinforcement with a good degree of accuracy.
Keywords: Slender beam, Shear capacity, High-strength concrete, neuro-fuzzy, Particle swarm optimization -
شکست برشی بتن مسلح در دسته بندی شکست های ترد و غیر مطلوب قرار گرفته و تا به حال باعث اتفاقات جبرا ن ناپذیری در سازه ها و زیرساخت های بتنی در سراسر دنیا شده است. با توجه به ماهیت پیچیده رفتار برشی، علیرغم مطالعات گسترده، اجماعی در این زمینه در بین پژوهشگران حاصل نشده است. در این مطالعه، ضمن بررسی پارامتریک ظرفیت برشی المان های بتن مسلح بر مبنای رویکرد تنش محلی، یک روش کارا برای تحلیل ظرفیت برشی اعضای بتن مسلح ارایه شده است. با استفاده از یک مجموعه داده های آزمایشگاهی گسترده از تیرها و همینطور پنل </span>های بتن مسلح نشان داده شد که روش پیشنهادی از دقت بالایی برای محاسبه ظرفیت برشی در مقایسه با روش های معتبر موجود برخوردار است. این روش همچنین قادر به محاسبه بهبود ظرفیت برشی در اعضای دارای دورپیچ مستطیلی نیز می باشد.
کلید واژگان: رفتار برشی، ظرفیت برشی، تیر بتن مسلح، دورپیچ مستطیلی، رویکرد میدان تنش محلیClassic one-way shear design provisions began with 45 degrees truss analogy introduced by Ritter and then rectified by addition of a concrete contribution term (Vc</sub></em>) which was basically based upon the results of some academic tests of simply supported RC beams with concentrated loadings. There are some strong evidence and examples that this empirical approach and the difference between its experimental base and the effective mechanisms in many of existing applications can be disastrous. Shear failure of reinforced concrete falls in the category of brittle and undesirable failure modes and has caused unrectifiable incidents in structures and infrastructures throughout the world. Some of such examples are the shear failures observed in the event of Kobe earthquake, shear failure of US air force warehouse, fatal highway bridge failure in Laval, Canada, and damage of Sleipner offshore platform. After such observations, there have been some good efforts in development of methods based on the physical description of main mechanisms influencing the shear behavior of RC members and especially RC panels under in-plane stresses that led to development of theoretical approaches such as modified compression field theory (MCFT), softened truss model (STM), and critical shear crack theory (CSCT). These theories made some breakthrough in nonlinear analysis of RC structures and become the basis for shear design in some of advanced codes like AASHTO LRFD, fib model code and CSA. Due to the complex nature of shear behavior in reinforced concrete, consensus in this field has not been reached among researchers, yet. In this study, through a parametric study on shear capacity of reinforced concrete panels based on Local Stress Field Approach (LSFA), and assumption of a thorough and compatible physical description, an efficient method for shear capacity analysis of reinforced concrete members is introduced. The principal effecting input parameters in parametric study were selected randomly within a reasonable range in the n-dimensional space of variables. These variables included: ratio of longitudinal stress to shear stress, ratio of longitudinal reinforcement, yield stress of longitudinal reinforcement, characteristic strength of concrete, maximum aggregate size, transverse reinforcement amount, and yield strength of transverse reinforcement. The remaining input parameters, like concrete tensile strength, fracture energy, rebar size, etc. were picked reasonably, in accordance with main parameters. Using an immense and strong experimental database of reinforced concrete slender beams failed in shear alongside with a database of reinforced concrete panels failed under in-plane loads, it is shown that the proposed method is a reliable, simple and easy to use approach that possesses high accuracy in calculation of shear capacity of slender reinforced concrete beams with or without transverse reinforcement, in comparison with existing reputed methods, and leads to safe and economic designs. Continuous transverse reinforcement (CTR) with a rectangular or polygonal shape is a relatively new technique that has been introduced in order to accelerate and facilitate the construction of RC structures. Studies show that rectangular continuous transverse reinforcement can improve the shear behavior and shear capacity of reinforced concrete beams, although existing shear design provisions, even the most advanced ones, are unable to predict this enhancement in capacity. It is shown that the proposed method is able to predict the aforementioned improved shear capacity of reinforced concrete beams with rectangular continuous transverse reinforcement.
Keywords: shear behavior, shear capacity, RC beam, local stress field approach -
The moment frame system is used as a lateral load resisting system against seismic loads. So far, a large body of research has been conducted on steel connections and various types of connections including Reduced Beam Section (RBS) and Drilled Flange Connection (DFC). Using RBS results in the formation of inelastic deformation in a part of the beam far from the column flange. They have studied the seismic performance of the recently developed DFC as a simple and efficient alternative to mostly used conventional RBS. In this research, the beam flange is drilled in different patterns in terms of the hole diameter. After simulating the models in Abaqus, the moment-rotation curves are extracted and analyzed numerically. Having obtained the results of the current research regarding the moment connection where beam flanges are drilled, it is evident that drilling holes in the beam flange with a clock pattern can better satisfy the flexibility expectations. Moreover, this pattern has the higher capability for plastic hinge transfer from the column face compared to the direct pattern. Additionally, this pattern can reduce the bending stress in the penetration weld of the direct beam to column connection. Thus, the clock pattern of beam flange holes performs better than the straight one.
Keywords: Steel Moment Frame, Box Sections, Shear Capacity, Clock Pattern, Drilled Flange -
یکی از پارامترهای مهم در تعیین ظرفیت برشی تیرها، ارتفاع تیر می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی اثر ارتفاع در مقاومت برشی تیرهای عمیق با بتن سبک و مقایسه با بتن معمولی دو سری تیر که شامل 8 تیر عمیق با نسبت دهانه برشی به ارتفاع 5/0 بود ساخته شد. سری اول شامل 4 تیر به ارتفاع 30، 45، 60 و 90 سانتی متر بود که در ساخت آنها از بتن سبک استفاده شد نمونه های سری دوم نیز شبیه سری اول بود با این تفاوت که در ساخت آنها از بتن معمولی استفاده شد. تیرهای به صورت دو نقطه ای و متمرکز از بالا تحت بار قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که مد گسیختگی مستقل از ارتفاع و نوع بتن می باشد. الگوی گسترش ترک ها بیشتر تحت تاثیر ارتفاع است و تقریبا مستقل از نوع بتن می باشد. مقاومت برشی نرمالیزه شده در هر دو گروه از تیرها با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. مقایسه نتایج حاصل از آزمایش با روش های خرپایی موجود در آیین نامه ها نشان می دهد که تمام روش ها در تیرهای با ارتفاع کم محافظه کارانه بوده و با افزایش ارتفاع از حاشیه ایمنی کاسته می شود. نتایج آیین نامه CSA در مورد تیرها با ارتفاع cm90 غیر محافظه کارانه است که این امر نیاز به تحقیق بیشتری دارد.
کلید واژگان: تیر عمق، اثر اندازه، بتن سبک، روش خرپایی، ظرفیت برشیOne of major parameters in determining shear capacity of beams is the height of beam. Researches show that with increase in beam’s height, normalized shear strength decreases which this phenomena is called size effect. In recent years due to advances in construction methods, the idea of using lightweight concrete deep beams has been proposed, this should be done with a full understanding of the behavior of lightweight concrete. Moreover, truss models are recently used for analysis and design of deep beams in codes which their validity for lightweight concrete should be investigated.In this research to investigating size effect in lightweight concrete deep beams and comparison with normal concrete, two series of beams including 8 deep beam with shear span to height ratio of 0.5 were built in lab. First series included 4 beams with height of 30, 45, 60 and 90 cm using lightweight concrete in their construction, specimens of second series were similar to first but normal concrete was used in there construction. Results show that normalized shear strength in both groups of beams decreases with increase in height but the intensity of this decrease in lightweight concrete deep beams is more than normal concrete which shows that size effect in lightweight concrete is more than normal concrete. Results of Experiment were compared to truss methods in codes and some of proposed models in codes. Results indicate that all methods are conservative in low height beams and with increase in height, safety margin decreases.
Keywords: Deep beam, Size effect, Lightweight Concrete, Truss method, Shear Capacity -
امروزه استفاده از دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی لرزه ای کارآمد در افزایش مقاومت و سختی ساختمان ها در دو بخش نوسازی و بهسازی لرزه ای سازه ها مورد توجه فراوان قرارگرفته است. در این مقاله، ظرفیت و سختی برشی دیوار برشی فولادی دارای سخت کننده تحت آرایش های مختلف سخت کننده اعم از افقی، قایم و ترکیبی به کمک روش اجزاء محدود مورد بررسی قرارگرفته و در نهایت روابط پیشنهادی برای تعیین ضخامت ورق معادل بدون سخت کننده ارایه شده است تا با استفاده از روابط ارایه شده و روابط روش اندرکنش ورق با قاب بتوان دیوار برشی فولادی با سخت کننده را طرح نمود. نتایج حاکی از پیش بینی مناسب ظرفیت و سختی سیستم دیوار برشی فولادی دارای سخت کننده با استفاده از روابط پیشنهادی بوده و میزان خطا به کمتر از 15 درصد محدود گردیده است.امروزه استفاده از دیوارهای برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی لرزه ای کارآمد در افزایش مقاومت و سختی ساختمان ها در دو بخش نوسازی و بهسازی لرزه ای سازه ها مورد توجه فراوان قرارگرفته است. در این مقاله، ظرفیت و سختی برشی دیوار برشی فولادی دارای سخت کننده تحت آرایش های مختلف سخت کننده اعم از افقی، قایم و ترکیبی به کمک روش اجزاء محدود مورد بررسی قرارگرفته و در نهایت روابط پیشنهادی برای تعیین ضخامت ورق معادل بدون سخت کننده ارایه شده است تا با استفاده از روابط ارایه شده و روابط روش اندرکنش ورق با قاب بتوان دیوار برشی فولادی با سخت کننده را طرح نمود. نتایج حاکی از پیش بینی مناسب ظرفیت و سختی سیستم دیوار برشی فولادی دارای سخت کننده با استفاده از روابط پیشنهادی بوده و میزان خطا به کمتر از 15 درصد محدود گردیده است.کلید واژگان: دیوار برشی فولادی با سخت کننده، روش اندرکنش ورق و قاب، ظرفیت برشی، سختی برشی، رابطه پیشنهادیNowadays, Steel plate shear walls have been considered as the lateral load resisting system in buildings in increasing the strength and stiffness of structures in two sections of seismic reconstruction and improvement. In this paper, the shear strength and stiffness of a stiffened steel plate shear walls under various stiffeners configuration horizontal, vertical and combined structures with finite element method has been studied and finally the proposed equations for determining the unstiffened equivalent thickness of the steel plate The proposed model is used to design a stiffened steel plate shear wall using the proposed equations of the plate frame interaction method. The results indicate a acceptable prediction of the capacity and stiffness of the stiffened steel shear walls using proposed equations and the error rate has been less than 15%.Nowadays, Steel plate shear walls have been considered as the lateral load resisting system in buildings in increasing the strength and stiffness of structures in two sections of seismic reconstruction and improvement. In this paper, the shear strength and stiffness of a stiffened steel plate shear walls under various stiffeners configuration horizontal, vertical and combined structures with finite element method has been studied and finally the proposed equations for determining the unstiffened equivalent thickness of the steel plate The proposed model is used to design a stiffened steel plate shear wall using the proposed equations of the plate frame interaction method. The results indicate a acceptable prediction of the capacity and stiffness of the stiffened steel shear walls using proposed equations and the error rate has been less than 15%.Keywords: stiffened SPSW, Plate frame interaction method, shear capacity, Shear stiffness, proposed equations
-
در این مقاله، به بررسی پارامترهای موثر از جمله فواصل قرار گیری نوارهای FRP، تعداد لایه و سطح مقطع آن، میزان آرماتور طولی، ابعاد تیر و مقاومت فشاری بتن در تقویت برشی تیرهای بتنی با مقطع مستطیلی شکل تحت بار متمرکز متقارن، مقاوم شده با نوارهای FRP به روش اجزاء محدود پرداخته شده است. بدین منظور تحلیل غیر خطی 101 نمونه، جهت ارزیابی تاثیر متغیرهای فوق بر ظرفیت باربری و تغییر مکان وسط دهانه تیرهای مختلف با و بدون ورق تقویت انجام شد. نمونه ها در 6 گروه تقسیم شده اند که در نهایت ظرفیت باربری و تغییر مکان وسط دهانه تیرها با یکدیگرمقایسه و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که به ازای مقاومت فشاری ثابت برای بتن، افزایش عرض ورق تقویتی و تعداد لایه های آن افزایش ظرفیت باربری به ترتیب 26% و 23% نسبت به نمونه های کنترلی دسته خود را به همراه دارد، در این حال با افزایش این دو پارامتر میزان افزایش باربری کاهش می یابد. با تغییر در چیدمان ورق های تقویتی با فواصل نامنظم در طول تیر، افزایش ظرفیت باربری در حدود 6% الی 35% حاصل می شود. همچنین افزایش در میزان آرماتور طولی از مقدار 10∅ به 14∅، افزایش مقاومت فشاری بتن از مقدار MPa 30 به MPa 50، و افزایش سطح مقطع تیر از مقدار mm 300×150 به mm 400×150 در نمونه های تقویت نشده سبب افزایش ظرفیت باربری به ترتیب در حدود 31%، 23%، 55% و کاهش تغییر مکان وسط دهانه شده است.کلید واژگان: تیر بتن مسلح، نوارهای FRP، آرماتور کششی، ظرفیت برشی، شکل پذیریIn this paper, the effect of parameters such as the distance, number of layers and cross-sectional area of FRP strips, the amount of longitudinal rebars, dimensions of beam and compressive strength of concrete on shear capacity of reinforced concrete beams with rectangular cross-section stiffened by FRP strips under symmetrical concentrated loads using the finite element method has been studied.The non-linear analysis of 101 reinforced beams has been performed for evaluation of the effect of the parameters on load capacity and mid-span deflection of the beams with and without strengthening. The samples are deivided into six groups, which ultimately have been compared and investigated for load capacity and displacement of the mid-span. Obtained results indicate that for a constant concrete compressive strength, increasing the width and the number of layers of FRP strips increases the load capacity by 26% and 23%, respectively, compared to the control beam. At same time, by increasing of these two parameters the increase of the load capacity decreases. By changing the layout of reinforcing strips with irregular intervals along the beam, the load capacity increase is about 6% to 35%. Also, the increase of the amount of longitudinal rebars from ∅10 to ∅14, increasing the compressive strength of the concrete from 30 MPa to 50 MPa, and increasing the cross-sectional area of the beam from 150 × 300 mm to 150 × 400 mm in unsitffened beams, increase the load capacity by 31%, 23% and 55%, respectively, and decrease the deflection of the mid-span.Keywords: Reinforced Concrete Beam, FRP Strips, Tensile Rebar, Shear Capacity, Ductility
-
در این مقاله یک مدل اجزاء مجزای سهبعدی برای تحلیل غیرخطی ساختمانهای بنایی غیرمسلح تحت بارجانبی استاتیکی یکنوا توسعه می یابد. به منظور صحت سنجی مدل مذکور از نتایج آزمایش یک ساختمان بنایی دوطبقه که طبق ضوابط استاندارد 2800 در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن انجام شده است استفاده میشود. با توجه به کم بودن تنشهای ثقلی در ساختمانهای بنایی متداول، برای توصیف خصوصیات رفتاری آجرها از مدل ارتجاعی و برای درزه های ملات از مدل موهر-کولمب استفاده گردید. نتایج به دست آمده حاکی از این است که مدل توسعه یافته به خوبی قادر به شبیه سازی رفتار غیرخطی ساختمانهای بنایی غیرمسلح میباشد و از آن میتوان برای انجام مطالعات پارامتری و رفتارسنجی آنها استفاده نمود. نظر به اینکه در بررسی ظرفیت باربری ساختمانهای بنایی در هر جهت از اثر دیوارهای متعامد صرف نظر می شود، لذا با انجام یک مطالعه پارامتری، میزان تاثیر این دیوارها نیز بررسی شد. نتایج مطالعه پارامتری نشان داد که دیوارهای عمود بر جهت بارگذاری در ساختمان مورد بررسی، درصد قابل توجهی از ظرفیت برشی ساختمان را تامین میکنند.
کلید واژگان: ساختمان بنایی غیرمسلح، روش اجزاء مجزا، تحلیل غیرخطی، رفتار لرزهای، ظرفیت برشیThe majority of building population in Iran and other developing countries consists of unreinforced masonry buildings and sometimes confined masonry (CM) buildings. In such buildings، masonry shear walls are the main earthquake resistant components. The Iranian seismic standard IS2800 provides some specifications for seismic design and construction of confined and reinforced masonry buildings which all are based on the observed behavior of them during the past destructive earthquakes. In other words، the specifications are merely qualitative. This shows the necessity of assessment of masonry buildings behavior both experimentally and numerically. Despite the extensive numerical studies available in the literature، it seems that the lateral load behavior of masonry buildings cannot be properly investigated by continuum mechanics based methods such as traditional finite element method. As an alternative to the available finite element methods، a distinct/discrete element method (DEM) can be used to investigate the nonlinear lateral load behavior of masonry buildings. Distinct element method has the capability to con-sider large displacements، shear sliding and complete joints openings between bricks as well as automatic detection of new contacts during the analysis process. In this paper a two-dimensional numerical model is developed using distinct element method using the specialized distinct element software UDEC (Itasca، 2004) for the nonlinear static analysis of unreinforced masonry buildings subjected to in-plane monotonic loading. The Univer-sal Distinct Element Code (UDEC) is a 2D program based on the DEM to simulate the behavior of jointed materials subjected to either static or dynamic loading. The developed DEM model is validated using the results of a two-story unreinforced masonry building designed and tested based on the Iranian seismic standard IS2800 regulations at the Building and Housing Research Center (BHRC). Due to low intensity of gravitational normall stresses in conventional masonry buildings، the bricks were built using an elastic material model. In order to develope a DEM micro-model based on interface elements with zero thickness، the size of the bricks was expanded by the mortar thickness in both directions and the elastic properties of the expanded brick were assumed to be the same as that of the real brick. Howevr، For the joints، simulating the characteristics of the mortar، a Mohr–Coulomb slip model was employed. It was found that the model can be used confidently to simulate nonlinear behavior of unreinforced masonry buildings for parametric studies. The Iranian seismic standard IS2800 specifications pertain mainly to the masonry shear walls percentage need in each direction. In other words، the perpendicular shear walls are not taken into account in masonry buildings’ lateral load capacity calculations. However، unreinforced masonry buildings resist lateral loads through box action behavior of all constituent components (i. e. walls، foundation and diaphragms). Therefore، a parametric study was conducted to investigate the contribution of perpendicular masonry shear walls on buildings’ lateral load capacity. Parametric study showed that perpendicular masonry shear walls contribute considerably to the shear capacity of the masonry building.Keywords: Unreinforced masonry building, Distinct Element Method (DEM), Nonlinear analysis, Seismic behavior, Shear capacity -
در بسیاری از سازه های امروزی به خصوص در سازه هایی که در سواحل دریا ساخته می شوند بحث خوردگی آرماتورها و کاهش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای ثقلی و جانبی یک موضوع جدی می باشد. استفاده از الیاف پلیمری FRP تا حدودی می تواند این مشکل را مرتفع سازد. در مقاله ی حاضر یک تحقیق آزمایشگاهی و عددی بر روی اثر جایگزینی خاموت های ساخته شده از الیاف FRP به جای خاموت های فلزی تحت بارگذاری استاتیکی صورت گرفته است. به همین منظور سه نمونه تیر بتنی ساخته و تحت بارگذاری تک نقطه ای در وسط دهانه آزمایش گردید. از سه نمونه تیر یک تیر به عنوان مرجع دارای خاموت فلزی و دو تیر دیگر دارای خاموت ساخته شده از الیاف FRP در محل کارگاه بودند. آرماتورهای طولی همه ی نمونه ها فلزی بودند. ضمنا دو تیر آزمایشگاهی دارای خاموت فلزی و FRP به وسیله ی نرم افزار المان محدود ANSYS مدل سازی گردید و پس از اعتبار سنجی، دو گروه تیر بتنی دیگر نیز مدل سازی و تحلیل شد. نتایج حاصل نشان دادند که خاموت های FRP دارای عملکرد ظرفیت برشی مناسبی در مقایسه با خاموت های فلزی بودند و در مواردی کرنش نهایی خاموت های ساخته شده از FRP تا 8/0 درصد نیز رسید که دو برابر مقادیر پیشنهادی آیین نامه ها برای طراحی این گونه سازه های بتنی با الیاف کامپوزیت می باشد.
کلید واژگان: خوردگی، تیر بتن مسلح، خاموت FRP، المان محدود، عملکرد برشیToday، corrosion in reinforcements is an important issue in many structures، especially those made in off-shore، resulting of reduction of the structural capacity under gravitational and lateral loads. Using FRP polymer can reduce this effect to some extents. A numerical and experimental investigation has been conducted on three different concrete beams to find out the effect of replacing steel stirrups with FRP ones under static loading. So، three beams were tested under concentrated loading on the middle of the span. One of the three beams، as the reference had steel stirrups، while the other two contained in-place FRP made stirrups. Longitudinal steel reinforcements were used in all three specimens. Also، two different beams with steel and FRP stirrups were analyzed by finite element method in ANSYS. After calibration، two other groups of concrete beams were modeled and analyzed. The results demonstrated that FRP stirrups had the better shear capacity performance compared to steel stirrups and the final strain in FRP stirrups reached %0. 8 which is two times of the value suggested by design code provisions.
Keywords: Structural Capacity, FRP Polymer, Experimental Investigation, Steel Stirrups, FRP Made Stirrups, Concrete Beams, Shear Capacity
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.