بررسی و مقایسه عملکرد سازه‌ای قاب‌های بتن‌آرمه مقاوم‌سازی شده با میراگر شکاف‌دار و دستک با حلقه شکل‌پذیر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه دانشگاه ایوانکی

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 استادیار دانشکده عمران دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

4 استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

چکیده

اغلب ساختمان‌های مسکونی موجود در برابر زلزله به دلیل قدمت ساخت آن‌ها و نیز عدم رعایت کامل نکات فنی آیین نامه-ها درحین طراحی و اجرای ساختمان‌ها، لازم است بر اساس روش‌های مناسب و اصولی سعی در ایمن‌سازی و مقاوم‌سازی سازه‌های موجود در برابر زلزله نمود. با افزودن دستک و طوقه به قاب بتن‌آرمه بسیاری از پارامترها نظیر مقاومت، شکل-پذیری و سختی تغییر می‌کند. این پژوهش به صورت عددی تأثیر افزودن میراگر شکاف‌دار، صفحه فولادی، دستک و طوقه و دستک به همراه حلقه شکل‌پذیر را در مقاومت، سختی، شکل‌پذیری و اتلاف انرژی در قاب‌های بتن‌آرمه بررسی می‌کند. برای این منظور با نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS اثر روش‌های مذکور بر رفتار خطی و غیرخطی قاب خمشی بتن‌آرمه مورد بررسی قرارگرفته است. در این مطالعه 12 نمونه قاب بتن‌آرمه یک طبقه و یک دهانه با مشخصات مشابه به روش‌های مختلف مقاوم‌سازی شده‌اند و تمام قاب‌ها تحت بار جانبی افزاینده قرارگرفته و نمودار نیرو-جابه‌جایی آن‌ها ترسیم شده است. نوآوری پژوهش در استفاده از میراگر شکاف‌دار و دستک با حلقه فولادی در مقاوم‌سازی قاب‌های بتن‌آرمه می‌باشد. نتایج بدست آمده از مدلسازی نشان داد که نسبت به قاب مرجع اگر چه قاب مقاوم‌سازی شده با دستک عملکرد بهتری در مقاومت دارد (51 درصد افزایش) ولی قاب‌های مقاوم‌سازی شده با میراگر شکاف‌دار، صفحه فولادی و دستک با حلقه رفتار بهتری در مقاومت و سختی از خود نشان می‌دهند همچنین قاب‌های مقاوم‌سازی شده با میراگر و دستک با حلقه نسبت به قاب مقاوم‌سازی شده با دستک از شکل‌پذیری و اتلاف انرژی بالاتری نیز برخوردارند همچنین الگوی بهینه مقاوم‌سازی از نظر شکل‌پذیری، مقاومت و سختی میراگر شکاف‌دارمی‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation and Comparison of the Performance of RC Frames Retrofitted by Slit Damper and Prop Having Ductile Ring

نویسندگان [English]

  • ALI MOAFI 1
  • Ali Kheyroddin 2
  • hamid saberi 3
  • vahid saberi 4
1 M.Sc. in Structural Engineering, Faculty of Civil Engineering, Eyvanekey University, Iran
2 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Eyvanekey, Semnan, Iran
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Eyvanekey, Semnan, Iran
چکیده [English]

Due to several reasons as the low resistance of constructed concrete and also change in codes or application of structures, some concrete frames need to be retrofitted. By adding the steel prop and curb to the reinforced concrete, many parameters such as resistance, ductility, stiffness and the resistance reduction coefficient change. This study numerically investigates the impact of adding the prop and curb, slit damper, gusset plate and also prop with a ductile ring on resistance, stiffness, ductility and energy dissipation of RC frames. For this purpose, the effect of the aforementioned methods on the linear and nonlinear moment frame behavior of reinforced concrete under monotonic loads have been numerically investigated using the ABAQUS software. Twelve samples of RC frames with one span and one story with the same characteristics were constructed and retrofitted by different methods. All frames were subjected to the monotonic loading, and pushover-displacement graphs of them were plotted. The novelty of the work was using such props and slit damper in RC frames .The results obtained from the modeling showed that although the frame retrofitted by the steel prop and curb showed a better performance in terms of resistance and stiffness, but the retrofitted frame with a ring, slit damper and gusset plate also showed a better behavior in terms of resistance and stiffness compared to the RC frame and the sample with slit damper and prop with a ductile ring as well as compared to the sample with the prop and curb showed more ductility and energy dissipation Also the optimal pattern of reinforcement is in terms of ductility, resistance and stiffness of the slit dampers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • RC moment resisting frame
  • Ductile ring
  • Slit damper
  • Steel prop
  • Gusset plate
[1] Sepahrad, R. Kheyroddin, A. Saljoughian, M. Kafi, MA (2019). Experimental evaluation of RC frames retrofitted by steel jacket, X‑brace and X‑brace having ductile ring as a structural fuse. Journal of Building Pathology and Rehabilitation, Springer Nature Switzerland.
[2] Pimanmas A, Chaimahawan P, (2010). Shear strength of beam–column joint with enlarged joint area. Engineering Structures, 32: 2529–45.
[3] Kheyroddin A, Khalili A, Emami E, Sharbatdar MK, (2016). An innovative experimental method to upgrade performance of external weak RC joints using fused steel prop plus sheets. Steel Compos Struct 21(2):443–460.
[4] Sharbatdar MK, Kheyroddin A, Emami E, (2012). Cyclic performance of retrofitted reinforce concrete beam column joints using steel prop. Constr Build Mater 36:287–294.
[5] Sharbatdar.M.Kazem, Kheyroddin.A, Emami.E, (2012). Experimental Investigation of Composite RCDiagonal Steel Prop Joints Subject to Cyclic Load. 16th International Conference on Composite Structures.
[6] Andalib, Z. and et al. (2012). Modeling and analysis of steel ring devised in off-centric braced frame with the goal of improving ductility of bracing systems. Tehran (Iran): Iran Scientific and Industrial Researches Organization.
[7] Andalib, Z. and et al. (2019). Numerical evaluation of ductility and energy absorption of steel rings constructed from plates. Engineering Structures, Volume 169, 15 August 2018, Pages 94-106.
[8] Andalib Z, Kafi MA, Kheyroddin A, Bazzaz M, (2014). Experimental investigation of the ductility and performance of steel rings constructed from plates. J Constr Steel Res 103:77–88.
[9] Oh SH, Kim YJ and Ryu HS, (2009). Seismic Performance of Steel Structures with Slit Dampers. Engineering Structures Vol. 31, No. 9, pp.
[10] Said A., Nehdi M, (2008). Rehabilitation of RC frame joints using local steel bracing. Structure and Infrastructure Engineering. Maintenance, 4(6): 431-447.
[11] Sharma A, (2013). Seismic behavior and retrofitting of RC frame structures with emphasis on beam-column joints - experiments and numerical modelling. PhD Thesis, IWB, University of Stuttgart (under review).
[12] Kheyroddin A, Gholhaki M. Pachideh GH, (2019). Seismic evaluation of reinforced concrete moment frames retrofitted with steel braces using IDA and Pushover methods in the near-fault field. Journal of Rehabilitation in Civil Engineering, Volume 7, Issue 1 - Serial Number 13 Page 227-241.
[13] Hemmati A, Kheyroddin A, Farzad M, (2020). Experimental study of reinforced concrete frame Rehabilitated by concentric and eccentric bracing. Volume 8, Issue 1 - Serial Number 17 Pages 97-108.
[14] Hemmati SA, Bafghi MAB, Kheyroddin A, (2018). Experimental investigation of pod on the behavior of all-steel buckling restrained braces. Journal of Constructional Steel Research 150:186-194.
[15] Cranston, W. B, (1965). A computer method for inelastic analysis of plane frames. TRA 386, Cement and Concrete Association, London
[16] ABAQUS 6.14 Documentation, Analysis User's Manual.
[17] Shirazi. H and Esfahani. M. R. (2011). Effect of Joint Reinforcement on Ductility and Performance of Exterior Concrete Beam-Column Joints. Civil Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad.
[18] Khalili A, Kheyroddin A, Sharbatdar.M.Kazem, Emami E (2016). Study on the Nonlinear Behavior of Strengthened RC Frames using Steel Prop and Crub in Connections and Strengthening of Beam and Column, Modeling in Engineering Semnan University