تخمین خرابی دیوارهای برشی بتن مسلح با استفاده از تصاویر الگوی ترک سطحی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه سازه و زلزله دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 کارشناس مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

3 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

4 دانشیار گروه مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

10.22065/jsce.2022.306462.2590

چکیده

هدف از این مقاله، تخمین سطح خرابی در دیوار برشی بتن مسلح مستطیلی به طور کمّی، بعد از وقوع زلزله است. روش‌های ارزیابی غیرمخرّب موجود در این راستا که شامل بازدید‌ چشمی و اندازه‌گیری بیشینه عرض ترک است، با خطای زیادی همراه‌اند. بنابراین کمّی‌سازی خودکار خرابی با استفاده از روش‌های پردازش تصویر می‌تواند به طرز شگرفی پایش سلامت سازه‌ها بعد از زلزله را بهبود دهد. در این مقاله، پایگاه داده‌ای متشکل از 236 عکس از الگوی ترک سطحی دیوار‌های برشی بتن مسلح مستطیلی جمع‌آوری شده‌است. این عکس‌ها از 72 نمونه آزمایشگاهی تحت بارگذاری چرخه‌ای به ‌دست ‌آمده‌اند. سپس الگوی ترک هر دیوار از روی تصویر مربوطه ترسیم شده است و شاخص‌های هندسه فراکتال برای تمامی عکس‌های موجود در پایگاه داده استخراج گردیده است. ارتباط شاخص‌های هندسه فراکتال و جابجایی نسبی مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از شاخص‌های هندسه فراکتال روابط پیش‌بینی کننده برای میزان جابجایی جانبی نسبی بین طبقاتی ارائه شده است. در این راستا چهار سناریوی متفاوت برای ورودی‌های معادلات در نظر گرفته شده‌است. نتایج نشان‌دهنده دقت بالای روابط پیشنهادی برای تخمین میزان جابجایی نسبی بین طبقاتی با استفاده از شاخص‌های هندسه فراکتال می‌باشد. با استفاده از میزان جابجایی نسبی بین طبقاتی به‌دست‌آمده، می‌توان سطح خرابی سازه را با استفاده از منحنی‌های شکنندگی مرتبط کمّی‌سازی نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Damage assessments of reinforced concrete shear walls using visual features of surface crack patterns

نویسندگان [English]

  • Mohammadjavad Hamidia 1
  • Sana Shahoveisi 2
  • Hamed Momeni 3
  • Kiarash Mohtasham Dolatshahi 4
1 َAssistant Professor, Department of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 B. Sc. in Civil Engineering, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology
3 M. Sc. in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology
4 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology
چکیده [English]

The purpose of this study is to quantify the damage of reinforced concrete shear walls after the earthquakes. One of the most important tasks after earthquakes is to assess the buildings and make sure that they are safe to occupy. So far, this assessment is mostly conducted by visual inspection and measuring the crack width that is prone to error. Thus, automation of the damage assessment using image processing techniques can significantly improve the assessment accuracy. In this paper, a database comprising 236 images of 72 damaged walls at various drift levels is collected. The database covers a broad range of structural and geometric properties. The crack pattern associated with each wall and each drift ratio is one by one extracted manually, and the corresponding geometry indices of each crack pattern are calculated. The indices are assessed and the correlation with drift ratio is investigated. Finally, using symbolic regression, empirical equations are proposed that can predict the peak drift ratio that the wall has experienced during an earthquake using the crack pattern. Four scenarios are considered for obtaining the empirical equations. The predicted drift ratio along with fragility curves can finally be used to estimate the damage level of the walls.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete shear walls
  • Nondestructive evaluation
  • Structural health monitoring
  • Surface crack patterns
  • Image processing
  • تاریخ دریافت: 16 مهر 1400
  • تاریخ بازنگری: 03 آذر 1400
  • تاریخ پذیرش: 07 بهمن 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 07 بهمن 1400