۰۱مقالات
مقاله ژورنالی

Ultimate pull-out strength of plain reinforcing bars embedded in concrete

مقاومت نهایی برکنشی (pull-out) میلگردهای ساده مدفون در بتن

ناشر: دو ماهنامه بنا، پیاپی 51تاریخ انتشار: ۲۸ شهریور ۱۳۹۱
مشاهده در سایت ناشر
مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf and 1 More Page   Personal   Microsoft​ Edge 5 18 2026 5 15 39 Am

نویسندگان

Pouyan Pourakbar et all.

چکیده

The tensile behaviour of steel anchors plays an important role in the behaviour of reinforced concrete members and tensile anchors in column bases. Chemical cohesion in steel concrete interface is a complicated phenomenon and depends on several parameters such as the concrete characteristic strength, size of the aggregates, water to cement ratio, ... and the manner of preparation of the steel surface. Obtaining the tensile behaviour of plain rebars could be useful to understand the composite behaviour of other cross sections such as I and box sections used in composite construction. In this paper, finite element models of two plain rebars with a diameter of 25.4 mm and with two different embedment lengths are generated using Abaqus 6.10-1 software. In the numerical simulations, the nonlinear behaviour of steel and concrete are considered. The results of the analytical models were compared with the experimental results. The maximum pull-out strength and the corresponding displacement had good agreement with the test results. Also, the low value of the kinetic energy of the analytical models indicated that the rate of loading for the models were within the acceptable range of the static loading.

چکیده فارسی

مقاومت کششی میلگردهای فولادی در مقاومت اعضای بتنی و تامین مقاومت کششی کف‌ستون‌های فولادی تاثیر جدی دارد. امروزه در اکثر سازه‌های بتنی از میلگردهای آجدار استفاده می‌شود. مقاطع ساده گرد (میلگردهای ساده)، تسمه‌ای، مقاطع I شکل و یا قوطی‌های فولادی در سازه‌های مرکب بتنی فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند. چسبندگی رویه یک مقطع فولادی با بتن به عوامل گوناگونی وابسته بوده و بررسی آن امری پیچیده می‌باشد. رفتار میلگرد ساده مدفون در بتن به لحاظ کششی می‌تواند مبنایی جهت بررسی رفتار کششی مقاطع با هندسه پیچیده مدفون در بتن باشد. در این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار Abaqus 6.10-1 دو مدل اجزا محدود، متشکل از میلگرد ساده به قطر 25/4 میلی‌متر با طول‌های گیرداری مختلف، مدفون در بتن ایجاد شده و نتایج مدل‌های عددی با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. هدف این بررسی، تعیین پارامترهای دخیل در رفتار اتصال از قبیل مقدار چسبندگی بین بتن و فولاد و نقش اصطکاک موجود در سطح تماس بوده است. در این مطالعه، رفتار غیرخطی بتن به همراه در نظر گرفتن ترک‌خوردگی و خردشدگی، رفتار غیرخطی فولاد لحاظ شده است. نتایج مدل تحلیلی می‌تواند برای اعضای مرکب بتنی فولادی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

میلگرد ساده, آزمایش برکنشی, چسبندگی, اصطکاک, مدل‌سازی اجزا محدود

متن مقاله

خلاصه

در این پژوهش، رفتار کششی و مقاومت برکنشی (Pull-out) میلگردهای ساده مدفون در بتن مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار کششی انکرهای فولادی نقش مهمی در عملکرد اعضای بتن‌آرمه و اتصالات پایه‌ستون دارد و چسبندگی شیمیایی بین فولاد و بتن به عواملی مانند مقاومت بتن، ابعاد سنگدانه‌ها، نسبت آب به سیمان و شرایط سطح فولاد وابسته است.

در این مطالعه، دو مدل عددی از میلگرد ساده مدفون با قطر 25.4 میلی‌متر و طول‌های مهاری متفاوت با استفاده از نرم‌افزار Abaqus 6.10-1 شبیه‌سازی شد. در تحلیل‌ها، رفتار غیرخطی فولاد و بتن و همچنین اثر اصطکاک و چسبندگی بین فولاد و بتن در نظر گرفته شد تا رفتار واقعی اتصال به‌صورت دقیق بررسی شود.

نتایج مدل‌سازی عددی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شد و تطابق مناسبی میان نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی مشاهده گردید. بیشینه مقاومت بیرون‌کشیدگی و تغییرمکان متناظر با آن با دقت خوبی پیش‌بینی شد و بررسی انرژی جنبشی مدل‌ها نیز نشان داد تحلیل‌ها در محدوده بارگذاری استاتیکی قابل قبول قرار دارند.

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 02 49 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 01 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 07 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 15 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 23 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 30 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 34 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 39 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 44 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 47 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 52 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 03 58 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 04 01 Am

مقاومت نهایی برکنشی(pull Out) میلگردهای ساده مدفون در بتن.pdf Personal Microsoft​ Edge 5 18 2026 6 04 10 Am

نتیجه گیری

نتایج این پژوهش نشان داد رفتار برکنشی (Pull-out) میلگردهای ساده مدفون در بتن به شدت تحت تأثیر چسبندگی شیمیایی، اصطکاک بین فولاد و بتن و طول مهاری میلگرد قرار دارد. مدل‌های عددی توسعه‌یافته در نرم‌افزار Abaqus توانستند رفتار کششی اتصال، مقاومت نهایی و تغییرمکان متناظر با شکست را با دقت مناسبی شبیه‌سازی کنند و تطابق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشته باشند.

بررسی‌ها نشان داد در صورت تعریف صحیح رفتار غیرخطی فولاد و بتن، استفاده از تحلیل المان محدود می‌تواند ابزار مؤثری برای پیش‌بینی عملکرد اتصالات فولادی مدفون و تحلیل رفتار پایه‌ستون‌های مدفون باشد. همچنین نتایج بیانگر آن است که افزایش طول مهاری میلگرد باعث افزایش ظرفیت بیرون‌کشیدگی و بهبود عملکرد اتصال فولاد و بتن می‌شود.

این پژوهش تأکید می‌کند که شناخت دقیق رفتار چسبندگی و اصطکاک در اتصالات مدفون، نقش مهمی در طراحی سازه‌های فولادی، سازه‌های مرکب و سیستم‌های سازه فضاکار (Space Frame) دارد و مدل‌سازی عددی می‌تواند به کاهش هزینه آزمایش‌های فیزیکی و بهینه‌سازی طراحی اتصالات کمک کند.

.

منابع

  • [1][1] Abrams, D.A. ( 1913). “Test of Bond Between Concrete ans Steel,” University of Illinois Bulletin No. 71 , University of Illinois at Urbana-Champaign Urbana,IL,240pp.
  • [2][2] Abrams, D.A. ( 1925).” Studies of Bond Between Concrete and Steel,” Structural Materials Research Laboratory Lewis Institute Chicago Bulletin No.17, 20pp.
  • [3][3] Laura, N. L. (1999) “Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Beam-Column Bridge Connections,”. PhD diss., California, Berkeley Univ.
  • [4][4] Hsu, T. T. C. and Slate, F. O. (1963). “Tensile Bond Strength Between Aggregate and Cement Paste or Mortar,” Journal of the American Concrete Institute, Proceedings, 60(4), 465 486.
  • [5][5] Weathersby, J. H. (2003). “Investigation of Bond Slip Between Concrete and Steel Reinforcement under Dynamic Loading Conditions,”. PhD diss., Louisiana State Univ.
  • [6][6] Fabbrocino, G., Verderame, G., Manfredi, G., and Cosenza, E. (2002) “Influence of Smooth Reinforcement on Seismic Capacity of Joints in R.C. Gld Frames,” University of Naples Federico II, Italy
  • [7][7] Feldman, L. R., and Bartlett, F. M. (2005) “Bond Strength Variability in Pullout Specimens with Plain Reinforcement,” ACI Structural Journal, V. 102,No. 6, Nov.-Dec. pp. 860-867.
  • [8][8] Abaqus Analysis User Manual – Abaqus Version 6.10 (2010).
  • [9][9] Wahalathantri, B.L., Thambiratnam, D.P., Chan, T.H.T. and Fawzia, S. (2011). “ A Material Model for Flexural Crack Simulation in Reinforced Concrete Elements using Abaqus,” In Proceedings of the First International Conference on Engineering, Designing and Developing the Built Environment for Sustainable Wellbeing, Queensland University of Technology, Brisbane, Qld, pp. 260-264.

مقالات مرتبط

گزارش فنی
Comparative Study of Space Frame Structures and Conventional Plate-Girder Sheds
مقاله ژورنالی
The Ultimate Strength of Hexa-node for Double-Layer Lattice Cooling Towers
مقاله ژورنالی
An Efficient Network-Based QoE Assessment Framework for Multimedia Networks Using a Machine Learning Approach
بازگشت به فهرست مقالات