رفتار خارج از صفحه‌ دیوارهای میانقاب آجری دارای بازشو تقویت شده با نوارهای FRP در قاب‌های بتن مسلح تحت بار چرخه‌ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی/دانشگاه اصفهان

2 کارشناس ارشد سازه

چکیده

در این مقاله، رفتار خارج از صفحه دو نمونه دیوار بنایی آجری با بازشو به ابعاد mm3 300×3000×6000 و mm3 300×3000×3000 بدون تقویت و تقویت شده با نوارهای FRP در 30 حالت مختلف تحت بار چرخه‌ای مورد بررسی قرار گرفته ‌است. متغیرها عرض، ارتفاع و موقعیت بازشوها بوده‌اند. رفتار مصالح استفاده شده به صورت غیرخطی در نظر گرفته شده است و از نرم افزار المان محدود ANSYS برای تحلیل‌ها استفاده گردیده است. بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل‌ها، وجود بازشو باعث می‌شود ترک‌خوردگی در دیوار‌ها با طول 3 متر زودتر از دیوارهای با طول 6 متر شروع شود. در نمونه‌های 3 متری هرچه بازشو به گوشه بالایی دیوار نزدیک‌تر باشد حداکثر تغییرمکان در لحظه ترک خوردگی کمتر می‌باشد و با تقویت کنار بازشو‌ها مقدار این حداکثر تغییرمکان افزایش می‌یابد. ولی در نمونه‌های 6 متری بازشودار تاثیر محل و ابعاد بازشو بر این تغییرمکان کم‌تر است. در نمونه‌های 3 متری هرچه بازشو کوچک‌تر و از گوشه بالایی دیوار دورتر باشد مقدار انرژی مستهلک شده بیشتر می‌باشد. همچنین با تقویت کنار بازشو‌ها انرژی مستهلک شده افزایش می‌یابد. ولی در نمونه‌های 6 متری تاثیر بازشو بر مقدار انرژی مستهلک شده کمتر است، هر چند با تقویت توسط نوارهای FRP انرژی مستهلک شده نسبت به حالت تقویت نشده افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Out-of-Plane Behaviour of Brick Masonry Infilled Walls with Openings Stiffened with FRP Strips in Reinforced Concrete Frames

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Hejazi 1
  • Siyavash Nazeri 2
1 Professor/University of Isfahan
2 MSc in Structural Engineering
چکیده [English]

In this paper, the out-of-plane behaviour of 30 models including two types of brick masonry walls with openings of 6000×3000×300 mm3 and 3000×3000×300 mm3 in two cases of unstiffened and stiffened with FRP strips under cyclic loading has been studied. The width, height and location of the openings have been the variables. A non-linear behaviour has been assumed for the materials and the finite element code ANSYS has been used for analysis. Obtained results indicate that the existence of the opening causes the 3 m wall to crack earlier than the 6 m wall. In 3 m walls, by approaching the opening to the upper corner of the wall the maximum displacement at cracking decreases and this maximum value increases by stiffening the opening. But in 6 m walls with an opening, the effect of the location and dimensions of the opening on this maximum displacement is less. In 3 m walls, by increasing the dimensions of the opening or decreasing its distance from the wall top corner the dissipated energy decreases. This value increases by stiffening the opening. But in 6 m walls, the dissipated energy is less dependent on the opening, although stiffening by FRP strips increases the dissipated energy with respect to unstiffened walls.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Brick Masonry Infilled Wall
  • opening
  • FRP Strip
  • Out-of-Plan Behaviour
  • cyclic load
[1] مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی، معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور، دفتر نظام فنی اجرایی، نشریه شماره 55، تهران، 1388.
[2] شوشتری، الف.، سمیعی، الف.، "تاملی بر تاثیر میانقاب­های آجری در عملکرد لرزه­ای سازه­های بتنی"، فنی و مهندسی مدرس، پاییز 1386، شماره 29، صص 31-50.
[3] آیین­نامه طراحی ساختمان­ها در برابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش چهارم، مرکز تحقیقات راه مسکن و شهرسازی، 1394.
[4] Basic Analysis Guide for ANSYS 14, SAS IP Inc., New York , 2011.
[5] رحمانیان، ف.، بارانی، الف.، "نیروی خارج صفحه وارد بر میانقاب‌ها و بررسی کفایت روابط آیین‌نامه"، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران، 1387.
[6] مستوفی نژاد، د.، مهینی، س.، کریمی، الف.، "مدل‌سازی پانل مصالح بنایی تحت بار خارج از صفحه و مقاوم‌سازی آن به وسیله کامپوزیت‌های FRP"، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، 1389.
[7] Gilstrap, J.M., Dolan, C.W., "Out-of-plane bending of FRP-reinforced masonry walls", Composites Science and Technology 58 (1998): 57-63.
[8] Velazquez-Dimas, J.I., Ehsani, M.R., "Modeling out-of-plane behavior of URM walls retrofitted with fiber composites science", Composites for Construction 34 (2000): 24-32.
[9] Da-Porto, F., Mosele, F., Modena, C., "Experimental testing of tall reinforced masonry walls under out-of-plane actions", Construction and Building Materials 24 (2010): 2559-2571.
[10] بهشتی اول، ب.، محمد‌زاده، م.، "رفتار قاب­های فولادی با میانقاب تحت تحریک زلزله در دو جهت"، ششمین کنفرانس بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، 1390.
[11] Mohyeddin, A., Goldsworthy, H.M. Gad, E.F., "FE modelling of RC frame with masonry infill panels under in-plane and out-of-plane loading", Engineering Structures 51 (2013): 73-87.
[12] Agnihotri, P., Singhal, V., Rai`, D., "Effect of in-plane damage on out-of-plane strength of unreinforced masonry walls", Engineering Structures 57 (2013): 1-11.
[13] Anania, L., D'Agata, G., Giaquinta, C., Badala, A., "Out-of-plane behavior of calcareous masonry panels strengthened by CFRP", APCDBEE Procedia 9 (2014): 401-406.
[14] Bui, T.T., Limam, A., "Out-of-plane behavior of hollow concrete block masonry wall unstrengthened and strengthened with CFRP composite", Composites: Part B 67 (2014): 527-542.
[15] Batikha, M., Alkham, F., "The effect of mechanical properties of masonry on the behavior of FRP-strengthened masonry-in-filled RC frame under cyclic load", Composite Structures 134 (2015): 513-522.
[16] Furtado, A., Rodrigues, H., Arede, A., "Modelling of masonry infill walls participation in the seismic behavior of RC buildings using OpenSees", Advanced Structure Engineering 7 (2015): 117-127.
[17] Furtado, A., Rodrigues, H., “Experimental evaluation of out-of-plane capacity of masonry”, Engineering Structures 111 (2018): 48-63.
[18] Chen, W.W., Yeh, Y.K., Hwang, S.J., Lu, C.L., Chen, C.C., “Out-of-plane seismic behavior and CFRP retrofitting of RC frames infilled with brick walls”, Engineering Structures 34 (2012): 213-224.
[19] Akhoundi, F., G. Vasconcelos, and P. B. Lourenço. "Out-of-plane behavior of masonry infill walls." Journal of Seismology and Earthquake Engineering 19.2 (2017): 113.
[20] Al Hanoun, M. H., Abrahamczyk, L. and Schwarz, J. "Macromodeling of in-and out-of-plane behavior of unreinforced masonry infill walls." Bulletin of earthquake engineering 17.1 (2019): 519-535.
[21] Pantò, B., L. Silva, G. Vasconcelos, and P. B. Lourenço. "Macro-modelling approach for assessment of out-of-plane behavior of brick masonry infill walls." Engineering Structures 181 (2019): 529-549.
[22] Sadeghi, A., and M, Pouraminian. "An investigation of the vulnerability of Arge Tabriz (Tabriz Citadel)." 8th International Masonry Conference in Dresden, July. 2010.
[23] Pouraminian, M., Pourbakhshian, S. and Hosseini, M.M.. "Reliability analysis of Pole Kheshti historical arch bridge under service loads using SFEM." Journal of Building Pathology and Rehabilitation 4.1 (2019): 21.
[24] Lourenco, P., Rots, J., Blaauwendraad, J., “Two approches for the analysis of the masonry structures: Micro and Macro-Modeling”, Heron 40 (1995): 313-40.
[25] Kalali, A., Kabir, M.Z., “Cyclic behavior of perforated masonry walls strengthed with glass fiber reinforced polymers”, Scientia Iranica 19.2 (2012): 151-65.
[26] Binda, L., Fontana, A., Frigerio, G., “Mechanical behaviour of brick masonris derived from unit and mortar characteristics”, 8th International Brick and Block Masonry Conference, London: Elsevier Applied Science, (1988): 205-16.
[27] Radyab Engineered Solution, “Seismic retrofitting with FRP”, Available online: Oct. 25, 2019, www.radyab.co/fa/frp.
[28] Chen, W. F., Han, D. J., “Plasticity for structural engineers,” Springer, New York,1988.
[29] Willam, K.J. and E.P. Warnke, “Constitutive model for the triaxial behaviour of concrete”, Project International Associaction Bridge Structural Engineers, Report 19, Section III, Zurich, (1975): 30-36.
[30] Betti, M., Orlando, M., and Vignoli, A., “Static behavior of an Italian medival castle: damage assessment by numerical modelling,” Computers and Structures, Vol. 89, No. 21-22, PP. 1956-1970, 2011.
[31] Pineda, P., Roberdor, M., and Gil-Marti, M., “Seismic damage propagation prediction in ancient masonry structures: an application in the non-linear range via numerical models,” The Open Construction Building Technolgy Journal, Vol. 5, pp. 71-79, 2011.
[32] Goldenblat, I., Kopnov, V.A., “Strength of reinforced plastic in the complex stress state”, Polymer Mechanics, 1(1966): 54-60, 1966.
[33] Leandro, R.A., Antonio, B., "Drucker-Prager criterion", Rock Mechanics and Rock Engineering, 2012, Vol. 45, pp. 995-999.
[34] ASTM C67 / C67M-18, Standard Test Methods for Sampling and Testing Brick and Structural Clay Tile, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018.
[35] ACI Committee 440, Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars, ACI 440.1R-06, American Concrete Institute, Farmington Hills 2006.
[36] ASTM C469 / C469M-14, Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014.
[37] سازمان مدیریت وبرنامه ریزی کشور، معاونت امور فنی، دفتر امور فنی، "دستورالعمل بهسازی لرزه­ای ساختمان­های بنایی غیر مسلح موجود"، شماره 376، 1386.
[38] NTCM, "Complementary technical norm for the design and construction of masonry structures", Gaceta Oficial del Distrito Federal, Mexico, 2004.