Influence of the stiffness of beam-column connections on the structural analysis of reinforced concrete buildings

• Published in: Revista IBRACON de estruturas e materiais Vol. 11; no. 4; pp. 834 - 855
• Main Authors: SANTOS, J. B., SILVA, T. J. DA, ALVA, G. M. S.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto 01.08.2018; Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON)
• Subjects: beam-column connection; ENGINEERING, CIVIL; monolithic connections; partially rigid conections; reinforced concrete structures; stiffness rotation; monolithic connections; partially rigid conections; ligação viga-pilar; ligações monolíticas; estruturas de concreto armado; rigidez à rotação; reinforced concrete structures; engastamento parcial; stiffness rotation; beam-column connection
• ISSN: 1983-4195; 1983-4195
• DOI: 10.1590/s1983-41952018000400010

Abstract Conventional structural analysis of buildings in reinforced concrete is performed considering beam-column connections as rigid. However, experimental results prove the existence of relative rotations in beam-column connections of reinforced concrete structures, showing the partial transfer of bending moment. In this study the influence of the stiffness of beam-column connections on the global stability and in the column bending moments of buildings in reinforced concrete was investigated. A building was designed with rigid connections and deformable connections to identify the importance of considering the influence of the stiffness of the beam-column connections in the overall stability of monolithic and in the redistribution efforts in reinforced concrete structures. In order to determine the stiffness rotation of deformable connections, two analytical models available in literature were used, and a comparison between the results obtained by each analytical model was also performed. Based on the results, it is concluded that neglecting the influence of the stiffness of the beam-column connections on the analysis of monolithic reinforced concrete structures may result in different solutions compared to the real behavior of the structure. The stiffness values obtained with the analytical models usually differ from the condition of rigid connections, suggesting an adjustment on the standard consideration of rigid connections adopted by the computer programs of structural calculation. Resumo A análise estrutural convencional de edifícios em concreto armado é realizada considerando as ligações viga-pilar como rígidas. Entretanto, resultados experimentais comprovam a existência de rotações relativas nas ligações viga-pilar de estruturas de concreto armado, evidenciando a transmissão parcial de momento fletor. Neste trabalho foi investigada a influência da rigidez das ligações viga-pilar na estabilidade global de edifícios em concreto armado, e também, nos esforços dos pilares. Com o auxílio do programa comercial TQS, uma edificação foi calculada considerando ligações rígidas e ligações deformáveis, visando identificar a importância da consideração da influência da rigidez das ligações viga-pilar na estabilidade global e na redistribuição de esforços de estruturas monolíticas de concreto armado. Para determinação da restrição à rotação das ligações deformáveis, utilizaram-se dois modelos analíticos disponíveis na literatura, realizando-se, também, uma comparação entre os resultados obtidos pelos modelos. Com base nos resultados, conclui-se que negligenciar a influência da rigidez das ligações viga-pilar na análise de estruturas monolíticas em concreto armado pode gerar soluções muito diferentes do comportamento real da estrutura na prática. Os valores de rigidez obtidos pelos modelos analíticos utilizados diferem de forma não negligenciável da condição de ligações rígidas, sugerindo-se a adequação na consideração padrão de ligações rígidas adotada pelos programas computacionais de cálculo estrutural.