24186

CIV2 218

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - سازه

مهندسي عمران و حمل و نقل

1403/09/07

117 ص.

عبدالرضا عطائي

عليرضا اكبر زاده

اتصال مركب فولادي-بتني , اتصال برشي پيچي , كف مركب , ساخت و ساز پايدار , تير فولادي-بتني مركب , مدل‌سازي المان محدود

اتصالات برشي با قابليت بازنصب در سازه‌هاي مركب نسبت به اتصالات گل‌ميخ جوشي مزاياي چون نصب سريع، امكان بازنصب و كاهش هز ينه‌ها دارند. تا كنون تحقيقات زيادي روي اتصالات با قابليت بازنصب انجام شده است؛ اما همچنان اطلاعات كافي و آيين‌نامه مناسب از اين نوع اتصالات در دسترس نيست. در اين مطالعه تحليل استاتيكي اتصال تير به ستون مركب فولادي-بتني با برشگيرهاي پيچي و دال بتني پيش‌ساخته به روش اجزاي محدود و با استفاده از نرم‌افزار آباكوس مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در اين تحقيق ابتدا مدل‌سازي اتصال تير به ستون مركب فولادي-بتني با برشگيرهاي پيچي و دال بتني پيش‌ساخته انجام شد. سپس براي صحت‌سنجي مدل، از نتايج مطالعات آزمايشگاهي بر روي پنج نمونه اتصال تير به ستون با برشگيرهاي پيچي مدل‌سازي استفاده شد. نمونه‌ها شامل يك نمونه فولادي بدون دال بتني پيش‌ساخته و چهار نمونه همراه با دال بتني پيش‌ساخته (به صورت مركب) بود. براي اتصال دال بتني پيش‌ساخته به تير فولادي از برشگيرهاي پيچي اصطكاكي استفاده شده است. نمونه‌ها تحت بارگذاري استاتيكي قرار گرفتند و نمودارهاي لنگر-دوران، نيرو-جابجايي و نيرو لغزش به دست آمد. بعد از صحت‌سنجي مدل، يك مطالعه پارامتريك براي بررسي تأثير پارامترهاي مختلف از جمله: سايز پيچ‌هاي اتصال‌دهنده تير به ستون فولادي، تعداد و قطر برشگيرها، درصد آرماتورها، نوع مقطع تير فولادي، ضخامت دال بتني پيش‌ساخته، مقاومت فشاري بتن دال پيش‌ساخته، درجه مقاومت برشگير و ضخامت ورق انتهايي بر روي رفتار اتصال تير به ستون مركب فولادي-بتني با اتصالات برشي پيچي نيز انجام مي‌گيرد. نتايج مطالعه پارامتريك نشان مي‌دهد كه مقطع تير فولادي، تعداد و قطر برشگير، درصد آرماتورها و قطر پيچ‌ها در ناحيه اتصال انتهايي، از مهم‌ترين عوامل تأثيرگذار بر رفتار اتصالات تير به ستون مركب فولادي-بتني هستند. همچنين مقاومت بتن، برشگير و ضخامت دال بتني پيش‌ساخته كمترين تأثير را بر رفتار اين نوع از اتصالات دارند. همچنين مد گسيختگي در نمونه‌ها شامل گسيختگي پيچ‌هاي اتصال‌دهنده تير به ستون فولادي، برشگير و آرماتورهاي اتصال‌دهنده دال بتني پيش‌ساخته به ستون فولادي است.

Steel-concrete composite joint , Bolted sheer connection , Composite floor , Sustainable construction , Steel composite beam , Finite element modelling

Estatic analysis of deconstructable steel-concrete composite beam to column joint using finite element method

مهندسي عمران

The construction industry is one of the main sources of environmental pollution. Also, the construction waste resulting from the demolition of buildings causes environmental pollution. Using steel-concrete composite structures reduces the consumption of steel and concrete in the structure. The use of steel-concrete composite structures due to the addition of concrete slab to steel increases the bending strength of the structure compared to bare steel or reinforced concrete beams. But steel and concrete in composite structures need to be connected with appropriate shear connections to behave as a composite member; so the shear forces can transfer between them. The most common method for connecting composite beams are welding stud connectors, But this type of connectors does not allow the structure to be separated. Nowadays, it is necessary to use new methods to reduce construction pollutants and construction costs. Therefore, the research on new construction methods that allow the recycling of materials has attracted the attention of researchers. One of these methods is using bolted shear connections, which allow the reuse of structural components after the end of the structureʹs life. So far, lots of research has been done on different types of shear connections; However, there is still not enough information about bolted shear connections. In this research, the static analysis of the steel-concrete composite beam-to-column connections with bolted shear connectors and precast concrete slab is investigated. Abaqus software is used to develop 3D models of these joints and is shown to simulate the structural behavior appropriately. The samples included one steel sample without precast concrete slab and four samples with composite beams. Friction-bolted shear connectors are used to connect the precast concrete slab to the steel beam. The samples were subjected to a static loading and moment-rotation, force-displacement and force-slip diagrams were obtained. After validating the models, a parametric study was performed to investigate the effect of various parameters including the strength, diameter and numbers of the shear bolt, the diameter of bolts, the reinforcements ratio, the size of steel beam, the precast concrete slab depth, the compressive strength of the precast concrete slab and the end plate thickness on the connection behavior of steel-concrete composite beam to column connections with shear bolts is also done. The results of the parametric study show that the size of the steel beam, the number and diameter of the shear connections, the reinforcement ratio and the bolt diameters are the most important factors influencing the behavior of the steel-concrete composite beam-to-column connections. Also, the concrete strength, the concrete strength and the precast concrete slab depth have the least effect on the behavior of this type of connection. Also, the failure modes in all models were associated with the yielding of the bolts, shear bolts and rebars.

5