لولای پلاستیکی و مکانیزم آسیب اتصال پایه ستون مونتاژ RC با ناحیه پست ریختن

ساختار بتن مسلح پیش ساخته (RC) با مفهوم توسعه اکولوژیکی سبز مطابقت دارد که دارای مزایای طراحی استاندارد، مدیریت اطلاعات و انتشار کربن کمتر است [1]، [2]، [3]. قابلیت اطمینان اتصال بین اجزای پیش ساخته مستقیماً بر عملکرد کلی سازه تأثیر می گذارد [4]، [5]، [6]. برای اتصال میلگردهای آرماتور، روش‌های اتصال مختلفی مانند اتصال لبه [7]، [8]، اتصال جوشی [9]، [10] و اتصال مکانیکی [11، [12] ارائه شده است. در میان آنها، روش اتصال آستین دوغاب دار، به ویژه در اعضای باربر پیش ساخته عمودی، رایج ترین است [13]، [14]، [15]. علاوه بر این، عملکرد لرزه ای اجزای پیش ساخته متصل شده توسط آستین های دوغاب شده اساساً معادل عملکرد قطعات ریخته گری در محل است [16، [17]، [18]، [19]. با این حال، آستین های سنتی مشکل کنترل پذیری ضعیف کیفیت تزریق در طی فرآیندهای تزریق وجود دارد. در پروژه های واقعی، مواد تزریق ممکن است از سوراخ سرریز خارج شوند یا بدون پر کردن کامل آستین به عقب برگردند، که باعث می شود آستین دارای عیوب باشد، مانند تزریق ناکافی به طور مستقیم بر عملکرد لرزه ای سازه های پیش ساخته تأثیر می گذارد [20]، [21] ، [22]. چگونگی اطمینان از کیفیت تزریق قابل اعتماد به یک نگرانی گسترده و مشکل فوری تبدیل شده است که باید حل شود [23]، [24]. مانند تزریق ناکافی به طور مستقیم بر عملکرد لرزه ای سازه های پیش ساخته تأثیر می گذارد [20]، [21]، [22]. چگونگی اطمینان از کیفیت تزریق قابل اعتماد به یک نگرانی گسترده و مشکل فوری تبدیل شده است که باید حل شود [23]، [24]. مانند تزریق ناکافی به طور مستقیم بر عملکرد لرزه ای سازه های پیش ساخته تأثیر می گذارد [20]، [21]، [22]. چگونگی اطمینان از کیفیت تزریق قابل اعتماد به یک نگرانی گسترده و مشکل فوری تبدیل شده است که باید حل شود [23]، [24].

بنابراین، به منظور حل مشکل کیفیت تزریق برای آستین، یک اتصال پایه ستون با ناحیه پست ریختن متصل به آستین‌های دوغاب‌دار معکوس (PPCGS) پیشنهاد شد. ویژگی روش ساخت این است که آستین ها توسط آرماتور طولی در معرض دید به تیر فونداسیون یا اجزای دیگر متصل می شوند [25]. در حین نصب، میلگرد رزرو شده در زیر ستون پیش ساخته داخل آستین در معرض قرار می گیرد و سپس آستین ها به صورت متوالی تزریق می شوند (فرایند تزریق قابل مشاهده می تواند کیفیت را قابل کنترل کند). پس از اتمام تزریق آستین، با استفاده از یک قالب مخصوص لبه محل اتصال را با بتن خود تراکم اولیه یا مواد تزریقی با استحکام اولیه آب بندی کنید. مطالعات قبلی نشان داده است که آستین تزریق نقش مهمی در لولای پلاستیکی ستون های پیش ساخته ایفا می کند. و منجر به ترک خوردگی موضعی متمرکز، کرنش پلاستیک و کاهش شکل پذیری می شود [26]، [27]، [28]، [29]. علاوه بر این، آستین تأثیر قابل توجهی بر عملکرد لرزه ای دارد. یک دیدگاه این است که آستین می تواند از توسعه لولا پلاستیکی جلوگیری کند که ظرفیت تغییر شکل ستون را کاهش می دهد [12]، [26]. دیدگاه دیگر این است که به دلیل تغییر سفتی بین ناحیه آستین ها و قسمت بالایی، لولا پلاستیکی در بالای آستین تشکیل می شود که به طور موثر ظرفیت چرخش پلاستیک و شکل پذیری ستون پیش ساخته را بهبود می بخشد [30]. الجلوی و همکاران [31] ستون‌های پیش‌ساخته‌ای را طراحی کرد که توسط آستین تزریق با لولاهای پلاستیکی متحرک متصل می‌شوند تا آسیب پایه ستون را کاهش دهند. نتایج نشان می دهد که هر ستون پیش ساخته اتلاف انرژی و شکل پذیری خوبی از خود نشان می دهد. و طول لولا پلاستیکی کوتاهتر از ستون های معمولی است. آملی و همکاران [12]، [27]، [32]، [33] اثر موقعیت آستین بر ظرفیت تغییر شکل را از طریق آزمایش‌ها بررسی کردند. هان و همکاران [34] و لیو و همکاران. [35] تاثیر آستین بر توزیع کرنش و تغییر شکل برشی در ناحیه پلاستیک را مورد بحث قرار داد و عملکرد تغییر شکل جانبی ستون پیش ساخته را با بهبود توزیع انحنای ناحیه پلاستیک مورد مطالعه قرار داد.

مطالعات قبلی نشان داده‌اند که اثر آستین بر لولای پلاستیکی را می‌توان با افزودن ناحیه پس از ریختن در اتصال پایه ستون پیش‌ساخته بهبود بخشید و می‌تواند آسیب اجزا را تا حدی کاهش دهد [36]، [37]، [38]. ژائو و همکاران [36] از بتن با مقاومت بالا برای ریختن پست در ناحیه آستین استفاده کرد و نتایج آزمایش نشان می‌دهد که روش اتصال پست ریختن می‌تواند به طور موثر کشش و فشار آرماتور را منتقل کند. عبدالغنی و همکاران [37] عملکرد لرزه‌ای اتصالات تیر-ستون پیش‌ساخته بتن معمولی با مقاومت فشاری 50 مگاپاسکال و بتن الیافی فولادی در ناحیه اتصال را مقایسه کرد و دریافت که ترک‌ها در اتصالات اعضای بتنی الیاف فولادی پس از ریختن به طور قابل‌توجهی کمتر از اعضای معمولی پست ریختن بتن پس از تخریب. خو و همکاران [38] از مواد ECC برای جایگزینی ناحیه لولای پلاستیکی ستون های پیش ساخته استفاده کرد و ستون های پیش ساخته ظرفیت اتلاف انرژی بهتر و سطوح آسیب کمتری را نشان دادند. با این حال، برای ستون‌های پیش‌ساخته با ناحیه پست‌ریزی که توسط آستین‌های دوغابی به هم متصل شده‌اند، تحقیقات در مورد مکانیسم آسیب لولاهای پلاستیکی و تأثیر ناحیه پست ریختن بر آسیب هنوز ناقص است.

همراه با نتایج تحقیقات موجود، مکانیسم آسیب لولای پلاستیکی و شکل‌پذیری اتصالات پایه ستون PPCGS در این مقاله ارزش بررسی بیشتر را دارد. بر اساس آزمایش بار رفت و برگشتی سیکل پایین تحت فشار محوری اتصالات پایه ستون، ویژگی‌های تنش در حالت‌های مختلف اتصال، ضریب تأثیر اندازه مقطع و مواد ریخته‌گری شده و طول لولا پلاستیکی معادل اتصالات بررسی شد و تغییر مکان. ضرایب شکل پذیری هر نمونه با توجه به توزیع انحنا محاسبه شد. به منظور بحث بیشتر در مورد تأثیر ناحیه پست ریختن بر درجه آسیب اتصالات PPCGS، یک تحلیل پارامتریک از نسبت ناحیه پست ریختن با استفاده از شبیه‌سازی عددی برای هدایت کاربرد مهندسی انجام شد.