Desempenho sísmico de uma nova junta de pórtico de concreto pré-moldado com

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5334 (2023) Citar este artigo

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Uma nova ligação viga-pilar de concreto pré-moldado é projetada nesta pesquisa. A conexão adota o modo de montagem da coluna pré-moldada e da área de emenda em conjunto para manter a integridade da área da junta e aumentar a eficiência da montagem. Com base na conexão de luva de rejuntamento convencional, um dispositivo de mola de disco é construído na extremidade da viga para melhorar a ductilidade da junta. Dez corpos de prova de conexão foram testados sob cargas cíclicas baixas, incluindo duas conexões monolíticas, quatro conexões pré-moldadas comuns e quatro novas conexões pré-moldadas. Os parâmetros de teste incluíram o tipo de junta e a razão de pressão axial, e a diferença no desempenho sísmico foi determinada avaliando o modo de falha, características de histerese, degradação de rigidez, dissipação de energia e deformação de cisalhamento da área da junta. Em comparação com as conexões monolíticas, as conexões pré-moldadas convencionais exibem características de histerese semelhantes. Embora sua ductilidade seja um pouco menor, sua capacidade de carga é maior. Em comparação com as duas conexões anteriores, a nova conexão com o dispositivo de mola de disco integrado tem desempenho sísmico superior. A taxa de pressão axial é um aspecto significativo na determinação do modo de falha da conexão pré-moldada, e o corpo de prova apresenta menos danos por cisalhamento em uma taxa de pressão axial maior.

Estruturas de estrutura de concreto pré-moldado (PC) têm as vantagens de melhorar a qualidade da construção, aumentar a eficiência da construção, conservar a mão-de-obra, economizar energia e reduzir as emissões; consequentemente, o tema estratégico da industrialização de novos edifícios com base em estruturas de PC tem recebido atenção crescente nas últimas décadas1,2,3,4. No entanto, o baixo desempenho sísmico das estruturas de PC durante terremotos tem sido a razão que limita o uso generalizado de estruturas de PC em áreas de alta intensidade5. É bem conhecido que o desempenho sísmico de estruturas de pórticos está altamente correlacionado com a confiabilidade da conexão viga-coluna de PC. Em muitos estudos experimentais, verificou-se que o fenômeno dos colapsos de edifícios de CP causados ​​por falhas nas conexões viga-coluna do CP é o mais comum6,7. Consequentemente, avaliar o desempenho sísmico de conexões viga-pilar de pórticos de concreto é um pré-requisito para a implementação generalizada de estruturas de pórticos de concreto pré-fabricados em locais de alta intensidade.

A ductilidade e o consumo de energia foram extensivamente investigados como dois aspectos cruciais que influenciam o desempenho sísmico das conexões de quadros de PC. O modo de montagem dos componentes pré-moldados tem um efeito direto no consumo de energia da estrutura do PC, e vários pesquisadores melhoraram a eficiência energética da conexão do PC inventando vários modos de montagem. Atualmente, o modo de montagem mais prevalente é a pré-moldagem de vigas e pilares separados, que posteriormente são levados à obra para montagem e concretados na região da emenda8,9. Diferentes formas de montagem apresentam problemas distintos. Após o lançamento do concreto no pilar10,11, a área de lançamento do pilar é muito grande, resultando em uma construção ineficiente, e o surgimento de pontos fracos no pilar é prejudicial ao seu consumo de energia. Despejar concreto no final da viga12 pode garantir a integridade da coluna e estar em conformidade com o princípio de projeto de "coluna forte e viga fraca" no projeto sísmico; no entanto, as nervuras longitudinais na viga não podem ser contínuas nas costuras e é difícil garantir uma transmissão efetiva de tensões durante terremotos. Juntos, os componentes pré-moldados e as costuras garantem a integridade da região do nó e fazem com que a área da junta tenha um melhor desempenho no consumo de energia5,13. A forma confiável da conexão de reforço dentro do membro pré-moldado é outro fator chave que afeta a capacidade de consumo de energia da conexão do quadro de PC, e a conexão de volta comum requer um longo comprimento de volta e baixa resistência de adesão14,15. Estudos que melhoram as conexões sobrepostas demonstraram que, embora possam melhorar seu desempenho sísmico, o complexo processo de fabricação e construção dificulta a promoção em componentes pré-moldados16,17. As conexões de luva são amplamente utilizadas por sua operação simples, juntas confiáveis ​​e excelentes capacidades de transferência de tensão; no entanto, a ductilidade dos componentes do PC é fraca devido às suas características inerentes5,18.