پارامترهای مؤثر بر رفتار و ظرفیت باربری دیوار برشی بتن مسلح دارای گشودگی های منظم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست،دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

برشی بتن مسلح ایجاد گردیده که باعث تغییراتی در رفتار، سختی، ظرفیت باربری و مکانیزم شکست این نمونه ها می شوند. دراین مقاله، پارامترهای مؤثر بر رفتار و ظرفیت باربری دیوارهای برشی بتن مسلح دارای گشودگی مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدلسازی عددی و بررسی پارامترهای بیان شده، از نرمافزار ABAQUS6-13استفاده شده و برای صحت سنجی و تحلیل حساسیت نتایج حاصل از این نرمافزار، یک نمونه آزمایشگاهی معتبر در این نرمافزار مدلسازی شده و خروجی حاصل با نتایج موجود مقایسه گردیده است. پس از صحت سنجی نرم افزار، پارامترهای موقعیت، مساحت گشودگی، تعداد ردیف گشودگی، ابعاد تیر همبند و میلگردگذاری قطری با استفاده از مدل خسارت خمیری بتن و روش حل صریح تحت اثر بارگذاری مونوتیک در نرم افزار بررسی شده و مقایسه ای میان آنها انجام گرفته است. نتایج حاکی از آن است که موقعیت گشودگی، پارامتری مؤثرتر در کاهش ضریب همبستگی و ظرفیت باربری نمونه نسبت به مساحت آن می باشد. در نمونههای با بیش از یک ردیف گاهی به دلیل مسائل معماری و محدودیت های موجود در پلان سازه، گشودگی هایی مانند در، پنجره و داکت های تأسیساتی در دیوار گشودگی، ایجاد نسبت دهانه کناری دیوار به دهانه ی میانی بزرگتر از 0/5سبب شده تا با بیشینه شدن ناحیه تحت فشار و افزایش حداکثری ضریب همبستگی، دیوار به حداکثر ظرفیت باربری خود برسد. همچنین، با بررسی اثر جمعی پارامترهای بررسی شده در محدوده مدلسازی عددی نمونه ای با نسبت ارتفاع تیر همبند به ارتفاع طبقه ،0/52استفاده از میلگرد قطری در تیر همبند و همچنین در ناحیه پای دیوار به عنوان پیشنهادی برای طراحی مناسب در مورد دیوارهای برشی بتن مسلح دارای گشودگی ارائه گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effective Parameters on Behavior and Load Capacity of Concrete Shear Wall with Regular Opening

نویسندگان [English]

  • A. Arabzadeh
  • M. Mozaffar Jazi
Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Due to architectural reasons and constraints on the plan structure, openings such as doors, windows and installations ducts have been created on the concrete shear wall. It causes some changes in behavior, stiffness, load capacity and failure mechanism of specimens. In this paper, ABAQUS software is used for finite element modeling and investigating the parameters. In order to verify the results of this software, a scaled six stories wall with two bands of openings are modeled in ABAQUS software and compared with experimental results. After verification, parameters of opening area and position, bands of opening coupling, beam dimensions and diagonal reinforcement are investigated by non-linear finite element method using concrete damage plasticity model (CDPM) under the monotonic loading. Results further confirm that if dimensions of opening do not change the failure mechanism of the wall, the opening position will be more effective than the opening area. In specimens with two bands of opening, making a ratio of lateral pier length to middle pier length more than 50%, increases effective compressive area and coefficient correlation and thus the sample has reached its maximum load capacity. Setting the diagonal reinforcement both on coupling beam and in other compressive parts of the wall (base wall), decreases the crack propagation and augments the compressive area of the wall. It also leads to increase the load capacity of specimens by 19.6 %. The comparison of results also showed that a specimen with coupling beam height to height floor ratio of 0.52, the use of diagonal reinforcement on the coupling beam and putting up them in the base wall can be a suggestion for appropriate design of concrete shear wall with an opening.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete Shear Wall
  • Damage Plasticity
  • Effective Parameters
  • Load Capacity
  • Opening

مراجع

[1] T.P.M.J.N. Priestly, Seismic Design Of Reinforced Concrete And Masonry Buildings, Wiley, 1986.
[2] A. Tasnimi, The Seismic Behavior and Design of Concrete Buildings, first ed., Building and Housing Research Center, Tehran, 2001.
[3] C. Lin, C. Kuo, Behavior of shear wall with Opening, in: Proceedings of ninth world conference on earthquake engineering, 1988, pp. 2-9.
[4] N.K.J.J.o.S.E. Subedi, RC-coupled shear wall structures. I: Analysis of coupling beams, 117(3) (1991) 667-680.
[5] G.O. Aguda, Ultimate Strength Tests For RC Coupled Wall With Two Bands Of Openings, University of Dundee, 1991.
[6] F. Yanez, R. Park, T. Paulay, Seismic behaviour of walls with irregular openings, in: Earthquake Engineering, World Conference, Balkerna, Rotterdam, 1992, pp. 3303-3308.
[7] C. Balkaya, E.J.J.o.s.e. Kalkan, Three-dimensional effects on openings of laterally loaded pierced shear walls, 130(10) (2004) 1506-1514.
[8] M. Warashina, S. Kono, M. Sakashita, H. Tanaka, Shear behavior of multi-story RC structural walls with eccentric openings, in: The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China, 2008, pp. S15-029.
[9] J. Wang, Sakashita, M., Kono, S. et al. J., N. , Behavior Of Reinforced Concrete Walls With Different Openings Locations: Experiment And Macro Model, Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, (2012).
[10] S.R. Chowdhury, M. Rahman, M. Islam, A.J.I.J.o.C.A. Das, Effects of openings in shear wall on seismic response of structures, 59(1) (2012).
[11] M.J.E.F.A. Marius, Seismic behaviour of reinforced concrete shear walls with regular and staggered openings after the strong earthquakes between 2009 and 2011, 34 (2013) 537-565.
[12] T. Yu, J. Teng, Y. Wong, S.J.E.s. Dong, Finite element modeling of confined concrete-II: Plastic-damage model, 32(3) (2010) 680-691.
[13] J. Lubliner, J. Oliver, S. Oller, E.J.I.J.o.s. Onate, structures, A plastic-damage model for concrete, 25(3) (1989) 299-326.
[14] D.S.J.P. Simulia, RI, USA: DS SIMULIA Corp, Abaqus 6.11 theory manual, (2011).
[15] K. Maekawa, H. Okamura, A. Pimanmas, Non-linear mechanics of reinforced concrete, CRC Press, 2014.
[16] A. Belarbi, T.T.J.S.J. Hsu, Constitutive laws of concrete in tension and reinforcing bars stiffened by concrete, 91(4) (1994) 465-474.
[17] H. Shima, L.-L. Chou, H.J.J.o.t.F.o.E. Okamura, Micro and macro models for bond in reinforced concrete, 39(2) (1987) 133-194.
[18] P. Kmiecik, M.J.A.o.c. Kamiński, m. engineering, Modelling of reinforced concrete structures and composite structures with concrete strength degradation taken into consideration, 11(3) (2011) 623-636.
[19] H.B. Kupfer, K.H.J.J.o.t.E.M.D. Gerstle, Behavior of concrete under biaxial stresses, 99(4) (1973) 853-866.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 50، شماره 3
مرداد و شهریور 1397
صفحه 421-432

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار