ارزیابی عملکرد لرزه‌ای دیوارهای بنایی مسلح شده با المان‌های چوبی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

علی‌رغم تعداد زیاد ساختمان‌های بنایی موجود در کشور، تحقیقات محدودی برای تحلیل پاسخ لرزه‌ای آن‌ها انجام شده است. شواهد حاکی از آن است که سازه‌های بنایی غیرمسلح، در زلزله‌های مخرب، محکوم به نابودی هستند؛ از طرفی با توجه به لرزه‌خیز بودن ایران، نیاز به تقویت یا تسلیح این سازه‌ها، امری ضروری است. چوب بواسطه‌ی مقاومت کششی خوب، قیمت ارزان و در دسترس بودن از گذشته تا امروز موردتوجه واقع شده است. چوب در راستای الیاف سختی و مقاومت کششی و فشاری زیادی، نسبت به دیوار بنایی دارد؛ از این جهت برای تقویت دیوارهای بنایی انتخاب شده است. در مدل‌های ارائه شده در مقاله‌ی حاضر، از معیار تسلیم هیل برای چوب و معیار تسلیم ویلیام وارنک برای دیوار آجری استفاده شده است و امکان لغزش و جدایش بین چوب و دیوار آجری با استفاده از المان‌های تماسی دارای مدل رفتاری موهرکولمب، در نظر گرفته شده است. صحت سنجی رفتار مدل‌های حاضر در این مقاله، به کمک نتایج آزمایشگاهی انجام شده که تطابق خیلی خوبی مشاهده شده است. در هر دیوار تقویت شده، موقعیت قرارگیری المان‌های چوبی و تعداد آن‌ها تغییر پیدا کرده است. درنهایت، درصد افزایش مقاومت نهائی، درصد افزایش طول ناحیه الاستیک خطی، ضریب شکل‌پذیری، توزیع ترک‌خوردگی، توزیع شدت تنش، جدایش، لغزش و کرنش پلاستیک در نمونه‌ها بررسی شده است؛ و نتایج نشان داده که بهترین عملکرد لرزه‌ای، در بین مدل‌های حاضر در این مقاله، مربوط به دیوار مقاوم شده با دو چوب افقی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the seismic performance of masonry walls reinforced with wooden elements

نویسندگان [English]

  • Marzieh Mohammadi Nikou 1
  • Amir Hoshang Akhaveissy 2
1 M.Sc. of structural engineering, Department of Civil Engineering, Faculty Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Associate professor, Department of Civil Engineering, Faculty Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Despite the large numbers of masonry buildings in the country, limited researches are conducted to analyze their seismic responses. Evidence suggests that unreinforced masonry buildings in destructive earthquakes are sentenced to destruction. On the other hand, according to the seismicity in Iran, the need for strengthening or reinforcement of these structures is essential. Wood due to good tensile strength, cheap price and availability has been noticed from past to present. Wood along the fibers has much hardness and good tensile and compressive strength compared with masonry walls and hence it is selected to strengthen masonry wall. In the models presented in this paper, Hill yield criterion is used for the wood, William Warnke yield criterion is used for the masonry wall and the possibility of sliding and gap between wood and masonry wall is taken into account by using contact elements with Mohr-colomb behavioral model. The validation of models presented in this paper is conducted with the help of experimental results and a very good match is observed. In any reinforced wall, the number of wooden elements and their position have changed. Finally increase percent in ultimate strength, increase percent of linear elastic strength, ductility coefficient, cracking distribution, distribution of stress, gap, sliding and the plastic strain in the samples have been investigated. The best seismic performance among the models presented in this paper is belongs to the model that strengthened with two horizontal wood.

کلیدواژه‌ها [English]

  • masonry wall
  • Wood
  • Hill Yield Criteria
  • Orthotropic Behavior
  • Nonlinear static analysis
  • Finite Element

[1] Vintzileou, E. (2007). Seismic behaviour of the historical structural system of the island of Lefkada, Greece. Construction and Building Materials, 21(1), 225-236.

[2] Monteiro, M. (2005). Dynamic behaviour of a Pombalino quarter. In: Proceedings of conference for the 250th anniversary of the 1755 Lisbon earthquake. City: Lisbon, Portugal.

[3] Ruggieri, N. (2013). Typical failures, seismic behaviour and safety of the bourbon system with timber framing. Advanced Materials Research, 778, 58–65.

[4] Gülkan, P. (2004). The earthquake resistance of traditional timber and masonry dwellings in Turkey. In: Proceedings of 13th world conference on earthquake engineering. City: Vancouver, Canada, 1-6.

[5] Cardoso, R. (2005). Seismic evaluation of old masonry buildings, Part I: Method description and application to a case-study. Engineering structures, 27(14), 2024-2035.

[6] Arun, G. (2009). Traditional timber construction in Turkey. In: Proceedings of intl. symposium Timber structures from antiquity to the present. City: Istanbul, 25-27.

[7] Demir A. (2009). Wooden-columned mosques in Anatolia. In: Proceedings of intl. symposium Timber structures from antiquity to the present. City: Istanbul, 15–26.

[8] Palyvou, C. (1999). The Akrotiri in Thera: the art of building. Greece.

[9] Makarios, T. (2006). Seismic response of traditional buildings of Lefkas Island, Greece. Engineering structures, 28(2), 264-278.

[10] Vieux-Champagne, F. (2014). Experimental analysis of seismic resistance of timber-framed structures with stones and earth infill. Engineering Structures, 69, 102-115.

[11] Poletti, E. (2015). Application of near surface mounted (NSM) strengthening technique to traditional timber frame walls. Construction and Building Materials, 76, 34-50.

[12] Moreira, S. (2014). Experimental behavior of masonry wall-to-timber elements connections strengthened with injection anchors. Engineering Structures, 81, 98-109.

[13] Hong, J. (2016). Parametric study on the capability of three-dimensional finite element analysis (3D-FEA) of compressive behaviour of Douglas fir. Holzforschung, 70(6), 539-546.

[14] Oudjene, M. (2009). Elasto-plastic constitutive law for wood behaviour under compressive loadings. Construction and Building Materials, 23(11), 3359-3366.

[15] Hering, S. (2012). Characterisation of moisture-dependent plasticity of beech wood and its application to a multi-surface plasticity model. Holzforschung, 66(3), 373–380.

[16] Cattari, S. Performance-Based Approach for the Seismic Assessment of Masonry Historical Buildings.

[17] Saghafi, M. H. (2013). Seismic performance of polymer fiber reinforced URM walls under incremental loading. Advances in Environmental Biology, 3908-3917.

[18] Hong, J. (2007). Three-dimensional nonlinear finite element model for single and multiple dowel-type wood connections. University of British Columbia.

[19] Vermeltfoort, A. (1993). Shear tests on masonry walls. In: Proc. 6th North Am. Masonry Conf. City: Philadelphia, 1183–1193.

[20] Ministry of Housing, Housing and building research center, 4th Edition, (1394). Regulations designed buildings against earthquakes, 2800 standard, Tehran, 112-115.

[21] Moghadam, H. (1385). Seismic design of masonry buildings. 4th. Tehran: Sharif University of Technology Institute of Scientific Publications, 11-40.

[22] Federal Emergency Management Agency (FEMA), (2005). Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures. (ATC-55), fema440, Applied Technology Council, California, 65-68.