ارزیابی مشخصات لرزه ای مقاوم سازی قاب خمشی بتن‌مسلح با شبکه اعضای کششی قطری و دیوار برشی فولادی سخت نشده- مطالعه آزمایشگاهی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

2 دانشیار گروه عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

چکیده

برخی از سازه های بتنی به علت ضعف در مقاومت بتن یا تغییر آیین نامه ها و ضوابط طراحی نیاز به مقاوم سازی دارند. برای مقاوم سازی قابهای بتنی از روش های مختلفی مانند اضافه نمودن انواع بادبند همگرا و واگرا، ژاکتهای فولادی، دیوار برشی فلزی یا بتنی و ... استفاده میشود. مقاوم سازی سازه و ارزیابی مجدد آن، به شرطی امکان پذیر است که خصوصیات رفتاری سیستم لرزه بر ترکیبی جدید مشخص باشد. در این مقاله رفتار قاب‌ بتن‌مسلح تقویت شده با دیوار برشی فولادی و سیستم شبکه اعضای قطری در برابر بارهای جانبی رفت و برگشتی مورد بررسی قرار گرفته است. 3 قاب‌ خمشی بتن‌مسلح با ابعاد، آرماتورگذاری و مقاومت بتن یکسان و مقیاس 1:3 ساخته شدند. دو نمونه، با دیوار برشی فولادی یا شبکه اعضای قطری و وزن فولاد یکسان مقاوم سازی شدند. نهایتا سختی، ضریب کاهش مقاومت، شکل‌پذیری، مقاومت نهایی و جذب انرژی در نمونه‌ها محاسبه و مقایسه شدند. نتایج نشان می‌دهند که هر دو روش بهسازی مورد استفاده، موجب ارتقاء مشخصات لرزه ای سازه می‌گردند، زیرا باعث افزایش مقاومت نهایی، سختی و شکل پذیری سازه اولیه شده اند. دیوار برشی فولادی و شبکه اعضای قطری، مقاومت نهایی سازه را نسبتا یکسان افزایش دادند ولی افزایش شکل پذیری سازه مقاوم سازی شده، در حالت استفاده از شبکه اعضای قطری بطور قابل توجهی بیشتر بود. بنابراین عملکرد لرزه ای شبکه اعضای کششی قطری در مقاوم سازی قاب خمشی بتن آرمه، نسبت به دیوار برشی فولادی بهتر است. هنگام انجام تحلیل های خطی در مقاوم سازی قابهای بتنی، برای معادل سازی رایج دیوار برشی فولادی با اعضای کششی قطری، به علت تفاوت در سختی آنها باید احتیاط نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Seismic Specification of Retrofitting RC Moment Resisting Frames Using Inclined Tensile Members Mesh and Unstiffened Steel Shear Walls- An Experimental Study

نویسندگان [English]

  • Reza Karimi 1
  • mehrzad TahamouliRoudsari 2
1 Department of Civil Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran.
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, College of Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

Due to lack of sufficient concrete strength or change in design guidelines, some RC structures are in need of retrofitting. RC moment resisting frames can be retrofitted through various methods such as different types of braces, steel jackets, steel or concrete shear walls, etc. Retrofitting the structure and reassessing it is only possible if the characteristics of the new compound seismic system are known. In this study, the behavior of the RC moment resisting frame retrofitted with inclined members mesh and steel shear walls in the face of cyclic lateral load is investigated. Three specimens of RC moment resisting frames of the scale 1:3, with identical dimensions, reinforcement and concrete strength were built. Two of the specimens were retrofitted with steel shear walls or inclined members mesh, using the same amount of steel. Finally, stiffness, strength reduction factor, ductility, strength and energy absorption of the samples were calculated and compared. The results show that both retrofitting methods improve the seismic properties of the structure but the inclined tensile member mesh yielded a better performance compared to the steel shear wall. While carrying out the linear or nonlinear analyses of the retrofitting of RC frames, special attention should be paid when equalizing steel shear walls with inclined tensile members due the difference between their stiffness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • retrofitting
  • RC moment resisting frame
  • Steel shear walls
  • Inclined tensile members- mesh
  • cyclic loading
[1] Thorburn, L. J., Montgomery, C. J., & Kulak, G. L. (1983). Analysis of steel plate shear walls.
[2] Timler, P. A., & Kulak, G. L. (1983). Experimental study of steel plate shear walls.
[3] Driver, Robert George. (1998). Seismic behaviour of steel plate shear walls. Dept. of Civil and Environmental Engineering,University of Alberta.
[4] Astaneh‐Asl, A. (2008). Steel shear walls, behavior, modeling and design. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1020, No. 1, pp. 5-18). American Institute of Physics.
[5] Ozcelik, Y., & Clayton, P. M. (2017). Strip model for steel plate shear walls with beam-connected web plates. Engineering Structures, 136, 369-379.
[6] Wang, M., & Yang, W. (2018). Equivalent constitutive model of steel plate shear wall structures. Thin-Walled Structures, 124, 415-429.
[7] Mu, Z., & Yang, Y. (2020). Experimental and numerical study on seismic behavior of obliquely stiffened steel plate shear walls with openings. Thin-Walled Structures, 146, 106457.
[8] Khan, N. A., & Srivastava, G. (2020). Models for strength and stiffness of steel plate shear walls with openings. Structures, 27, 2096-2113.
[9] Pincheira, Jose A., and James O. Jirsa. (1995). Seismic response of RC frames retrofitted with steel braces or walls. Journal of Structural Engineering, 121(8), 1225-1235.
[10] Ghobarah, A., and H. Abou Elfath. (2001). Rehabilitation of a reinforced concrete frame using eccentric steel bracing. Engineering structures, 23(7), 745-755.
[11] Youssef, M. A., H. Ghaffarzadeh, and M. Nehdi. (2007). Seismic performance of RC frames with concentric internal steel bracing. Engineering Structures, 29(7), 1561-1568.
[12] Mazzolani, F. M. (2008). Innovative metal systems for seismic upgrading of RC structures. Journal of Constructional Steel Research, 64(7), 882-895.
[13] Donatello, Cardone, and Giuseppe Gesualdi. (2014). Seismic rehabilitation of existing reinforced concrete buildings with seismic isolation: a case study. Earthquake Spectra, 30(4), 1619-1642.
[14] TahamouliRoudsari, M., Entezari, A., Hadidi, M., & Gandomian, O. (2017). Experimental assessment of retrofitted RC frames with different steel braces. Structures, 11, 206-217.
[15] TahamouliRoudsari, M., Eslamimanesh, M. B., Entezari, A. R., Noori, O., & Torkaman, M. (2018). Experimental assessment of retrofitting RC moment resisting frames with ADAS and TADAS yielding dampers. Structures, 14, 75-87.
[16] Hu, B., Lv, H. L., & Kundu, T. (2019). Experimental study on seismic behavior of reinforced concrete frame in primary and middle schools with different strengthening methods. Construction and Building Materials, 217, 473-486.
[17] Rahimi, A., & Maheri, M. R. (2020). The effects of steel X-brace retrofitting of RC frames on the seismic performance of frames and their elements. Engineering Structures, 206, 110149.
[18] International Organization for Standardization (ISO). ISO 898-1. (2009). mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel —Part 1: bolts, screws and studs with pecified property classes — coarse thread and fine pitch thread. Geneva. Switzerland.
[19] ACI 374 Committee. 374.1-05. (2006). Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing and Commentary. American Concrete Institute. Farmington Hills. Mich..
[20] FEMA 356. (2000). Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings. Prepared by the American Society of Civil Engineers for the Federal Emergency Management Agency. Washington D.C.