اتصالات تیر-ستون (BCJها) در چارچوبهای مقاومت کننده به ممان RC معمولا به عنوان ضعیف ترین اتصال در چنین سیستم سازه ای قلمداد میشوند. از دهه ی 1970، قوانین طراحی شروع به اعمال شروط زمین لرزه ای سخت تر برای بکارگیری آرماتورها در BCJها کردند. در عین حال، BCJها به شدت در طول زلزله ها، آسیب پذیر می مانند. این مساله مورد تاکید قرار گرفته است که سازه های مقاوم به زلزله نیاز دارند به قدر کافی نرم باشند زیرا ساخت سازه هایی که بتوانند از نظر ارتجاعی تحت جنبش شدید زمین، خوب عمل کنند، مشکل و هزینه بر است. در طراحی زمین لرزه ای مرسوم سازه های RC، انتظار میرود آرماتورها برای اتلاف انرژی تسلیم شوند که منجر به تغییر شکلهای دائمی به خاطر خواص پلاستیکی پس از تسلیم آرماتورهای فولادی میشود. اگر SMAهای فوق ارتجاعی (SE) بتوانند به عنوان آرماتور بکار روند، همانند مصالح منتخب که میتوانند متحمل تغییر شکلهای غیر ارتجاعی بزرگ شوند و شکل اصلی خود را با برداشتن تنش بازیابی کنند که مشکل تغییر شکلهای دائمی را کاهش میدهد. این ویژگی منحصر به فرد، به صورت فوق ارتجاعیت شناخته میشود. از اینرو، زمانی که به صورت تقویت در عناصر سازه ای حیاتی در کنار فولاد منظم بکار میرود SMA می تواند متحمل کرنشهای غیر ارتجاعی بزرگ با بارهای زمین لرزه ای شود اما احتمالا تغییر شکلها را در انتهای زلزله بازیافت میکند. استحکام بالای آنها، رفتار پسماندی انرژی بزرگ، بازیافت کامل کرنشها تا حدود 8% و مقاومت بالا به فرسایش و خستگی، آنها را به رساناهای قوی برای استفاده در سازه های مقاوم به زلزله تبدیل میکند. به طور خاص، آلیاژ Ni-Ti برای محتمل ترین SMA برای کاربردهای زمین لرزه ای یافت شده است.
SMAها کاربرد زیادی در مصارف سازه ای یافته اند. مثلا، دالس و همکارانش [2004] از قیدهای SMA برای بهسازی زمین لرزه ای اسکلتهای موجود استفاده نمودند. ماجی و نگرت از سیمهای SMA یا وترها در بتن پیش تنیده استفاده کردند. ایندرلی و همکارانش [2001] از میله های SMA برای تقویت سازه ها از طریق بکارگیری نیروهای پیش تنیدگى ناشى از کشش آرماتور هایی که بعد از بتن ریزى تحت کشش قرارگرفته و روى بتن عمل آمده ی اصلاحی استفاده کردند. انودی و کلی [1994]، کلارک و همکارانش [1995] و سایرین در مطالعات تحلیلی و تجربی قابل توجهی بر روی کنترل جابجایی با استفاده از SMAها هم بخشی داشتند. تحقیقات اخیر در بکارگیری SMAها در کنترل لرزش شامل اثر دسراچز و دلمونت و واید در بین بقیه موارد میشود.
ساخت SMA شامل غلبه بر مشکلات بسیاری می شود که هزینه ی آن را افزایش میدهد. افزون بر این واقعیت که رفتار نمونه های SMA قطر بزرگ، به خوبی در آثار مستند نشده است، تا سال 2004 طول نکشید که راه آن به عنوان تقویت در سازه های RC یافت شد. وانگ [2004] از میله های SMA در ناحیه مفصل پلاستیکی ستونهای RC استفاده کرد و عملکرد زمین لرزه ای این ستونها را ارزیابی نمود. دو ستون RC مارپیچی مقیاس 4/1 با تقویت طولی SMA در ناحیه مفصل پلاستیکی برای تست جدول ارتعاش آزمایشگاهی طراحی شدند. هر نمونه با یک سری دامنه های جنبش مقیاس بندی شده، مواجه شد. مشاهده شد ستونهای SMA RC نسبت به ستونهای RC فولاد منظم در محدود کردن جابجایی نوک ستون نسبی و جابجایی های باقیمانده بهتر بود. از این گذشته، آنها در برابر دامنه های زلزله ای بزرگتر نسبت به دامنه های عادی، مقاومت میکنند. داده های جدول ارتعاش نشان داد ستونهای SMA RC توانستند تقریبا کل تغییر شکل پس از تسلی شدگی بازیافت شد، به این صورت به ترمیم جزئی نیاز دارد. علم و همکارانش پتانسیل توسعه ی پلهای RC هوشمند را با استفاده از SMAها به صورت وترهای تقویت و یا پیش تنیده، نشان دادند.
در این مقاله، استفاده از SE SMAها به عنوان تقویت در اتصال فولاد در اتصالات تیر-ستون RC ارائه میشود. دو نمونه ی BCJ طراحی شده اند و طبق استانداردهای طراحی زمین لرزه ای ساخته شده اند و زیر بار چرخه ای معکوس تست شدند. هدف اصلی این مطالعه بررسی رفتار BCJ بتن تقویت شده با SMA در ناحیه مفصل پلاستیکی زیر بار چرخه ای معکوس و مقایسه عملکردش با عملکرد RC BCJ- فولاد منظم است.