23526

CIV2 202

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - سازه

مهندسي عمران و حمل و نقل

1402/11/09

168 ص.

عبدالرضا عطائي

اتصال تير به ستون مركب , برش‌گير پيچي مدفون , دال بتني پيش‌ساخته , سازه‌هاي مركب فولادي-بتني , ساخت و ساز پايدار

در سيستم سقف مركب فولادي-بتني، اتصال‌برشي بين دال بتني و تير فولادي به روش‌هاي متعددي انجام مي‌‌شود. از جمله اين روش‌ها مي‌‌توان به استفاده از برش‌گير گل‌ميخ اشاره كرد. اتصال برش‌گير گل‌ميخ به طور گسترده در سازه‌هاي مركب براي مقاومت در برابر نيروهاي برشي افقي ايجاد شده بين دال بتني و تير فولادي استفاده مي‌‌شود.در اين سيستم مركب به دليل اتصال جوشي برش‌گير گل‌ميخ به تير فولادي و مدفون شدن در دال بتني، امكان جداسازي قسمت‌هاي مختلف تير مركب فولادي-بتني از يكديگر و امكان استفاده مجدد از اجزاي آن‌ در پايان عمر سازه وجود ندارد. در روش‌هاي جديد پيشنهاد شده، دال‌هاي بتني عموماً با استفاده از برش‌گير پيچي به تير فولادي متصل مي‌‌شوند. با استفاده از اين نوع اتصالات برش‌گير پيچي، امكان باز‌نصب اجزاي سازه‌اي در هنگام بازسازي و يا نوسازي فراهم خواهد شد. در اين مطالعه، به بررسي تجربي رفتار اتصال تير به ستون انتهايي فولادي-بتني مركب با برش‌گير پيچي مدفون در گروت، تحت بارگذاري استاتيكي پرداخته شده است. در اين پژوهش، پنج نمونه اتصال تير مركب به ستون فولادي مقياس كامل با برش‌گير پيچي مدفون در گروت مورد آزمايش قرار گرفت. چهار نمونه داراي دال بتني پيش‌ساخته و برش‌گير پيچي مدفون در گروت و يك نمونه به عنوان نمونه‌ي شاهد بدون دال بتني در نظر گرفته‌شد. متغيرهاي اين آزمايش، قطر برش‌گير پيچي و قطر آرماتور طولي موثر (درصد آرماتور دال بتني) تعبيه شده در دال بتني است. هم‌چنين تأثير وجود دال بتني پيش‌ساخته بر رفتار اتصال تير به ستون مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از نتايج آزمايش، نمودارهاي لنگر-دوران، نيرو-لغزش و نيرو-جابجايي ترسيم شد. علاوه بر رسم نمودارها، به بررسي حالت‌هاي مختلف شكست در نمونه‌هاي آزمايش و مقايسه نتايج پرداخته مي‌شود. پس از بررسي نتايج آزمايش، پارامترهاي مؤثر در عملكرد سازه‌اي اين اتصال شامل سختي اوليه، شكل‌پذيري، ظرفيت لنگر خمشي، ميزان دوران، حداكثر نيروي قابل تحمل و ميزان جابجايي محاسبه و بين نمونه‌هاي مختلف مقايسه مي‌شود. نتايج آزمايش‌ها نشان مي‌دهد كه قطر برش‌گير پيچي و درصد آرماتور دال بتني دو متغير مؤثر بر روي عملكرد سازه‌اي اتصالات تير به ستون فولادي-بتني مركب است. افزايش اين دو پارامتر، منجر به افزايش ظرفيت خمشي اتصال مي‌شود. همچنين با افزودن دال بتني پيش‌ساخته بر روي اتصال تير به ستون فولادي، ظرفيت خمشي اتصال بهبود مي‌يابد

Composite beam-to-column joint , embedded bolted shear connectors , Precast concrete slab , steel-concrete composite structures , sustainable construction

Experimental study of composite steel-concrete beam-to-column joint with embedded bolted shear connectors

مهندسي عمران

In the steel-concrete composite roof system, the shear connection between the concrete slab and the steel beam is done in several ways. Among these methods, The headed stud shear connectors is widely used in composite structures to resist the horizontal shear forces created between the concrete slab and the steel beam. In this composite system, due to the welded connection of the headed stud to the steel beam and being embedded in the concrete slab, it is not possible to separate the different parts of the steel-concrete composite beam from each other and it is not possible to reuse its components at the end of the structure's life. In the new proposed methods, concrete slabs are generally connected to the steel beam using a bolted shear connector. By using this type of shear connectors, it will be possible to reinstall structural components during reconstruction or renovation. This study investigates the experimental behavior of the connection between the beam and the composite steel-concrete end column with bolted shear connectors embedded in grout, under static loading. Five full-scale specimens of beam to column joints having bolted shear connectors embedded in grout and precast concrete slab were tested in this research. Four samples have prefabricated concrete slabs and bolted shear connectors embedded in grout and one sample is considered as a sample without concrete slab. The variables of this test are the size of the bolted shear connectors and the diameter of the effective longitudinal reinforcement embedded in the concrete slab. Also, the effect of precast concrete slab on beam-to-column joint behavior is investigated. Using the test results, moment-rotation, force-slip and force-displacement curves are drawn. In addition, various failure modes of the test specimens are examined and the results are compared. After examining the test results, the effective parameters in the structural performance of this type of joints, including initial stiffness, ductility, bending moment capacity, amount of rotation and amount of displacement are calculated and compared with each other. The results of the tests show that the percentage of shear connection between concrete slab and steel beam and the percentage of concrete slab reinforcement are two effective parameters on the structural performance of beam to column composite joints. An increase in these two parameters leads to an increase in the bending capacity of the joints. It also improves the bending capacity of the connection by adding a prefabricated concrete slab on the beam to column joint

5