1387

CIV3 28

Ali Abdulkarim

رفتار چرخه¬اي اتصال مركب تير به ستون خارجي قابل دمونتاژ و پايدار

دكتري

1404/06/05

216 p .

Dr. Hossein Tajmir Riahi , Dr. Abdolreza Ataei

اتصالات قابل‌جداسازي , اتصالات مركب خارجي , بتن ژئوپليمري , بتن سرباره‌اي قليايي‌فعال , برش‌گير پيچي , ميلگرد مركزي , پايداري , مدل‌سازي اجزاي محدود

This dissertation investigates the cyclic behavior of deconstructable an‎d sustainable exterior beam-to-column composite joints with a focus on enhancing structural performance, sustainability, an‎d deconstructability. The study integrates experimental, numerical, an‎d material investigations to propose innovative solutions for reducing the carbon footprint an‎d increasing the speed of installation an‎d reusability of joint components. Experimental research was conducted on full-scale deconstructable exterior composite joints (DECJs) featuring prefabricated geopolymer concrete slabs, bolted shear connectors, an‎d central threaded reinforcing bars. Key parameters, including the reinforcement ratio, shear connector diameter, an‎d the addition of steel fibers to the geopolymer concrete, were assessed, demonstrating improvements in seismic performance an‎d alignment with EC4 provisions. The experimental results showed that the use of DECJs significantly enhances the rotation capacity approximately 2 to 2.7 times higher than that required by EC8. The proposed DECJ enhances the moment capacity, ductility, an‎d energy dissipation of the joints, making them suitable for seismic applications while ensuring joint deconstructability. To complement the experimental findings, a finite element model (FEM) was developed using ABAQUS software, enabling detailed analysis of DECJs under cyclic loading. Parametric studies examined factors such as the degree of shear connection, endplate thickness, an‎d central reinforcing bars diameter, identifying optimal design ranges to improve stiffness, strength, an‎d ductility. These numerical simulations closely aligned with experimental results, validating the effectiveness of the proposed DECJ system. The proposed DECJ not only meets seismic performance requirements but also supports deconstructability, extending the lifecycle of structural components an‎d reducing environmental impact. Additionally, material investigations explored the use of one-part alkali-activated slag concrete (AASC) reinforced with three types of steel fibers, namely deformed steel fibers (DSF), recycled tire steel fiber (RTSF), an‎d hybrid steel fiber (HSF) at varying volume fractions (0.5%, 0.75%, an‎d 1.0%). The test results indicate that adding 1% DSF an‎d 1% HSF improved the short-term an‎d long-term mechanical properties of one-part AASC, especially in terms of flexural an‎d tensile strengths.

اين رساله به بررسي رفتار چرخه‌اي اتصالات خارجي تير به ستون مركب قابل‌جداسازي و پايدار مي‌پردازد، با تمركز بر ارتقاي عملكرد سازه‌اي، پايداري و قابليت جداسازي است. در اين پژوهش، تحقيقات آزمايشگاهي، عددي و مواد تلفيق شده‌اند تا راهكارهاي نوآورانه‌اي براي كاهش ردپاي كربني و افزايش سرعت نصب و امكان استفاده‌ مجدد از اجزاي اتصال ارائه شود. مطالعات آزمايشگاهي بر روي اتصالات خارجي مركب قابل‌جداسازي (DECJs) در مقياس كامل انجام شد. اين اتصالات شامل دال‌هاي بتني ژئوپليمري پيش‌ساخته، برش‌گيرهاي پيچي و ميلگردهاي رزوه‌دار مركزي بودند. پارامترهاي كليدي شامل نسبت آرماتور، قطر برش‌گير و افزودن الياف فولادي به بتن ژئوپليمري مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج نشان دادند كه اين تغييرات موجب بهبود عملكرد لرزه‌اي و انطباق با الزامات آيين‌نامه EC4 مي‌شوند. يافته‌هاي آزمايشگاهي بيانگر آن است كه استفاده از DECJs ظرفيت چرخشي را حدود 2 تا 2٫7 برابر بيشتر از مقدار مورد نياز در EC8 افزايش مي‌دهد. اتصال پيشنهادي DECJ ظرفيت خمشي، شكل‌پذيري و اتلاف انرژي را به طور چشمگيري ارتقا داده و آن را براي كاربردهاي لرزه‌اي مناسب مي‌سازد، در حالي كه قابليت جداسازي اتصال نيز حفظ مي‌شود. به‌منظور تكميل نتايج آزمايشگاهي، يك مدل اجزاي محدود (FEM) با استفاده از نرم‌افزار آباكوس توسعه يافت كه امكان تحليل دقيق DECJs تحت بارگذاري چرخه‌اي را فراهم كرد. در مطالعات پارامتريك، عواملي همچون درجه‌ي برشي، ضخامت صفحه انتهايي و قطر ميلگردهاي مركزي بررسي شدند و بازه‌هاي بهينه‌اي براي بهبود سختي، مقاومت و شكل‌پذيري شناسايي گرديد. نتايج تحليل عددي همبستگي بالايي با نتايج آزمايشگاهي نشان داد و كارايي سيستم پيشنهادي DECJ را تأييد كرد. اتصال پيشنهادي DECJ نه‌تنها الزامات عملكرد لرزه‌اي را برآورده مي‌سازد، بلكه قابليت جداسازي را نيز پشتيباني كرده و بدين‌ترتيب موجب افزايش طول عمر اجزاي سازه‌اي و كاهش اثرات زيست‌محيطي مي‌گردد. افزون بر اين، در بخش تحقيقات مواد، استفاده از بتن سرباره‌اي قليايي‌فعال تك‌جزئي (AASC) مسلح با سه نوع الياف فولادي شامل الياف فولادي تغييرشكل‌يافته (DSF)، الياف فولادي بازيافتي از تاير (RTSF) و الياف فولادي هيبريدي (HSF) در كسرهاي حجمي مختلف (0٫5٪، 0٫75٪ و 1٪) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمايش‌هاي بتن نشان داد كه افزودن 1% DSF و 1% HSFباعث بهبود خواص مكانيكي كوتاه‌مدت و بلندمدت بتن AASC تك‌جزئي به‌ويژه در مقاومت‌هاي خمشي و كششي مي‌شود.

علي عبدالكريم

993005001

مهندسي عمران - سازه (پژوهش محور)

مهندسي عمران

145884

145885

5

145886

145887

145888

145889

145890

145891

145892

145893

145894

145895

Deconstructable joints , Bolted shear connectors , Central reinforcing bars , Sustainability , Finite element modeling