THE EFFECT OF JOINT DEFORMATION ON THE SEISMIC PERFORMANCE OF EXTERIOR RC BEAM COLUMN JOINT

What determines the seismic performance of an RC frame structure is, to a large extent, the behavior of the connection between the beam and the column. When a reinforced concrete frame structure is exposed to seismic excitation, the joint between the beam and column is subject to high shear stresses. Because of this, RC moment-reinforcing frame structures experience significant deformations under earthquake loads, which significantly contribute to story drift, especially in frame structures with seismically deficient detailing practices. Furthermore, current designs and analyses assume that the joint regions are rigid during modeling and do not take into account the nonlinear behavior of the joint. Hence, this assumption results in underestimating the story drift values and consequently to insufficient consideration of seismic risk and an improper seismic performance evaluation of the structure. In order to accurately evaluate the seismic impact of these structures, it is necessary to consider the nonlinearity of the joint core and its deformations. This study provides a comparative non-linear dynamic analysis using two analytical models (rigid and semi-rigid joint assumptions) with principal stresses failure criterion. Shear springs and rotational springs are proposed in the model for the column region and beam region. The spring characteristics are determined using the principal stresses as the failure criteria, based on joint mechanics principles. Exterior beam-column connections have been studied to see how they affect seismic performance in RC frame structures at the sub-assembly level, as well as the hysteric behavior caused by load-drift. The validation of with experimental results of tests on the specimens from the literature was based on the drift values and member behaviors having substandard detailing using deformed bars. The results of the analysis showed that the modified joint model can enhance the inelastic properties of the beam-column joint samples, resulting in better performance for RC frame structures when subjected to seismic loads.

Сейсмические характеристики каркасной конструкции RC в значительной степени определяются характером соединения между балкой и колонной. Когда железобетонная каркасная конструкция подвергается сейсмическому воздействию, соединение между балкой и колонной подвергается воздействию высоких напряжений сдвига. Из-за этого каркасные конструкции с усиливающим моментом RC испытывают значительные деформации при сейсмических нагрузках, что в значительной степени способствует смещению этажа, особенно в каркасных конструкциях с недостаточной сейсмической детализацией. Кроме того, при проектировании и анализе в настоящее время предполагается, что области стыка являются жесткими при моделировании, и не учитывается нелинейное поведение стыка. Следовательно, это предположение приводит к недооценке значений смещения пласта и, как следствие, к недостаточному учету сейсмического риска и неправильной оценке сейсмических характеристик сооружения. Для того чтобы точно оценить сейсмическое воздействие этих сооружений, необходимо учитывать нелинейность стержня соединения и его деформации. В этом исследовании представлен сравнительный нелинейный динамический анализ с использованием двух аналитических моделей (жестких и полужестких шарниров) с критерием разрушения при главных напряжениях. В модели для области колонны и области балки предложены пружины сдвига и пружины вращения. Характеристики пружин определяются с использованием основных напряжений в качестве критериев разрушения, основанных на принципах механики соединений. Были изучены внешние соединения балок с колоннами, чтобы понять, как они влияют на сейсмические характеристики каркасных конструкций RC на уровне узлов, а также на истерическое поведение, вызванное смещением нагрузки. Проверка экспериментальных результатов испытаний образцов, приведенных в литературе, была основана на значениях дрейфа и поведении элементов с нестандартной детализацией с использованием деформированных стержней. Результаты анализа показали, что модифицированная модель соединения может улучшить неупругие свойства образцов соединения балки с колонной, что приводит к улучшению эксплуатационных характеристик каркасных конструкций RC при воздействии сейсмических нагрузок.