مجلة مفتوحة الوصول
المجلة الدولية للعلوم والتقنية
International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)
ISSN: 2519-9846 (Print)
مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة
ينشرها

تحت إشراف

A study to Improve the Rigidity of Beam-to-Column Connections in Reinforced Concrete Frames for Residential Buildings
الباحث(ون): | |
المؤسسة: | Department of Civil and Architectural Engineering - School of Applied Sciences and Engineering, Academy for Postgraduate Studies - Libya |
المجال: | التقنيات المدنية و الإنشائية و الهندسة المعمارية |
منشور في: | العدد السادس و الثلاثون - يناير 2025 |
الملخص
أصبح تشييد المباني السكنية في ليبيا أكثر تكلفة بشكل متزايد، مما يستدعي إيجاد حلول تصميمية اقتصادية. يلعب المهندسون الإنشائيون دورًا محوريًا في خفض تكاليف البناء مع ضمان السلامة والكفاءة. تتمثل إحدى طرق تحقيق التصميم الأمثل في تقليل أبعاد العناصر الإنشائية مع الحفاظ على معايير الأمان المطلوبة. تعتبر صلابة اتصال العتبات بالأعمدة عاملًا أساسيًا يؤثر بشكل مباشر على الأداء الإنشائي للمباني وكلفة انشائها ، حيث يؤثر بشكل كبير على التقوس ومن تم على القوى الداخلية التصميمية. وفقًا لنظرية انحناء العتبات، فإن عزوم الانحناء وقوى القص تتناسب طرديًا مع التشوه. وبالتالي، فإن تقليل التقوسات الأولية يؤدي إلى انخفاض العزوم التصميمية، مما يسمح باعتماد مقاطع إنشائية أكثر اقتصادية. تبحث هذه الدراسة في تأثير أخذ الصلابة الجزئية في الاعتبار عند تصميم وصلات العتبات بالأعمدة في الاطارات الخرسانة المسلحة لمباني ذات الطابق الواحد. في التصميم الإنشائي التقليدي، تُفترض وصلات إما صلبة تمامًا أو مفصلية تمامًا، مما يؤدي إلى إهمال تأثير الصلابة الجزئية. يؤدي هذا النهج التبسيطي إلى زيادة في الابعاد التصميمة والاستهلاك المفرط للمواد، مما يتعارض مع مبادئ الاستدامة. تستخدم هذه الدراسة برنامج التحليل الإنشائي SAP2000 لتقييم تأثير درجات مختلفة من صلابة الوصلات على تشوه العناصر الانشائية وتوزيع القوى الداخلية. تشير النتائج إلى أن أخذ الجساءة الجزئية في الاعتبار يمكن أن يقلل من تشوه العتبات بنسبة تصل إلى 20٪ (عند صلابة 0.7)، مما يؤدي إلى استخدام مقاطع هيكلية أصغر وأكثر كفاءة من حيث التكلفة. علاوة على ذلك، توفر أساليب البناء الشائعة في ليبيا درجة معينة من الصلابة في مناطق اتصال العتبات بالأعمدة، إلا أن الممارسات التصميمية الحالية غالبًا ما تتجاهل هذه الميزة. تؤكد هذه الدراسة على أهمية تحسين مرونة وصلات العتبات بالأعمدة لتعزيز الأداء الإنشائي، وتقليل استهلاك المواد، وتحقيق مبادئ التصميم المستدام. تساهم النتائج في تحسين الكفاءة الاقتصادية لإنشاء إطارات الخرسانة المسلحة، وتوفر رؤى قيمة للمهندسين الساعين إلى تحسين التصميمات الهيكلية للمباني السكنية..............
الكلمات المفتاحية:..........االوصلات بين الكمرات والاعمدة ، الاستدامة, ، التصميم الأمثل, الصلابة.
Abstract
The construction of residential buildings in Libya has become increasingly expensive, necessitating cost-effective design solutions. Structural engineers play a critical role in reducing construction costs while ensuring safety and efficiency. One approach to achieving an optimal design is minimizing the dimensions of structural elements, a critical factor influencing structural performance and economy is the rigidity of beam-to-column connections, which significantly affects deformations and then internal forces. According to beam bending theory, bending moments and shear forces are directly proportional to deformation. Therefore, reducing primary curvature leads to a decrease in design moments, allowing for more economical structural sections. This study investigates the impact of considering partial rigidity in beam-to-column connections within reinforced concrete (RC) frames, particularly for single-story buildings. In conventional structural design, connections are often assumed to be either fully rigid or fully pinned, neglecting partial rigidity effects. This oversimplified modelling approach results in overdesign and increased material consumption, deviating from sustainability principles. The research uses SAP2000 structural analysis software to assess various degrees of connection rigidity and their influence on member deformation. The findings indicate that incorporating realistic connection rigidity can reduce beam deformation by up to 20% (at 0.7 rigidity), leading to smaller and more cost-effective frame sections. Furthermore, common construction methods in the state of Libya inherently provide a certain degree of rigidity at beam-to-column interfaces, yet current design practices often overlook this advantage. This study underscores the importance of optimizing beam-to-column connection rigidity to enhance structural performance, reduce material usage, and align with sustainable design principles. The findings contribute to improving cost efficiency in RC frame construction, providing valuable insights for engineers seeking to optimize structural design in residential buildings..........
Keywords: ...... Beam-to-Column, Connection, Sustainability, Optimum Design, Rigidity