مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی کارآیی لرزه ای استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی در ساختمان های بلند با سیستم مقاوم هسته برشی مرکزی در زلزله های حوزه نزدیک

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.578865.3945
چکیده
سازه‌های بلند بتن‌آرمه با سیستم هسته برشی به دلیل نقش مؤثر در تأمین سختی جانبی و رفتار مناسب در برابر بارهای لرزه‌ای، از اصلی‌ترین گزینه‌ها در طراحی ساختمان‌های شهری محسوب می‌شوند؛ با این حال تمرکز تغییرشکل‌ها در نواحی بحرانی دیوارهای برشی، اثرات پیچشی ناشی از نامنظمی هندسی و افزایش تقاضای شکل‌پذیری در حوزه نزدیک گسل، عملکرد لرزه‌ای این سازه‌ها را با چالش‌های جدی مواجه می‌کند. در این پژوهش با هدف ارزیابی میزان بهبود عملکرد لرزه‌ای و پیچشی ساختمان‌های بلند دارای هسته برشی از طریق به‌کارگیری آلیاژهای حافظه‌دار شکلی (SMA)، رفتار لرزه‌ای دو ساختمان 15 طبقه تحت سه الگوی مختلف آرماتورگذاری شامل حالت تمام فولادی، استفاده هدفمند از SMA در میلگردهای طولی المان‌های مرزی و جایگزینی کامل SMA در دیوار برشی بررسی شد. تحلیل‌ها به‌صورت تاریخچه زمانی غیرخطی مبتنی بر رکوردهای حوزه نزدیک گسل در نرم‌افزار SeismoStruct انجام گرفت و مدل‌ها در دو حالت پلان منظم و نامنظم هندسی ارزیابی شدند تا اثر نامنظمی پیچشی و کارایی SMA مشخص گردد نتایج مدل‌های مورد بررسی نشان داد استفاده از SMA موجب کاهش دریفت طبقات و بهبود رفتار پیچشی نسبت به حالت تمام‌فولادی شد؛ به‌گونه‌ای که در مدل منظم، نسبت پیچشی از 42/1 در حالت تمام فولادی به 11/1 در حالت استفاده از SMA در المان‌های مرزی کاهش یافته و سازه از نامنظمی شدید پیچشی به وضعیت منظم بازگشت، و در مدل نامنظم این نسبت از 66/1 به 33/1 و در حالت استفاده کامل از SMA به 25/1 رسید این نتایج نشان می‌دهد در مدل‌های بررسی‌شده، استفاده از SMA با کاهش نسبت پیچشی و دریفت همراه بوده است که می‌تواند به ویژگی‌های فوق‌ارتجاعی و خودمرکزگرایی این آلیاژ نسبت داده شود.و همچنین استفاده از SMA در میلگردهای طولی المان‌های مرزی، با مصرف کمتر این آلیاژ نسبت به حالت استفاده کامل، بهبود قابل قبولی در شاخص‌های عملکرد لرزه‌ای مدل‌های بررسی‌شده ایجاد می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Seismic and economic efficiency assessment of using shape memory alloys in high-rise buildings with a central shear core system in near-field earthquakes

نویسندگان English

Hossein Pourreza 1
Hamid Saffari 2
1 M.Sc., ,Faculty of Civil, Water & Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Civil, Water & Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

Reinforced concrete tall buildings with central shear core systems are widely used due to their high lateral stiffness and satisfactory seismic performance. However, geometric irregularities, torsional effects, and increased deformation demands under near-fault earthquakes may significantly affect their structural response. This study investigates the effectiveness of shape memory alloys (SMAs) in improving the seismic and torsional performance of 15-story reinforced concrete buildings with central shear core systems. Two building models with regular and irregular plan configurations were analyzed using three reinforcement layouts: conventional steel reinforcement, targeted use of SMA bars in the longitudinal reinforcement of boundary elements, and full replacement of longitudinal reinforcement with SMA bars in the shear walls. Nonlinear time-history analyses were carried out in SeismoStruct using near-fault earthquake records. The results showed that the use of SMA reduced interstory drift and improved torsional behavior compared with the conventional steel-reinforced configuration. In the regular-plan model, the maximum torsional ratio decreased from 1.42 to 1.11, while in the irregular-plan model it decreased from 1.66 to 1.33 and further to 1.25 when SMA was used throughout the shear wall reinforcement. The observed reduction in torsional ratio and interstory drift can be attributed to the superelastic and self-centering characteristics of SMA. Furthermore, the targeted use of SMA in the boundary elements, while requiring less SMA than the fully reinforced configuration, provided considerable improvement in the seismic performance indices of the investigated models.

کلیدواژه‌ها English

High-rise building
Shear wall core
Shape Memory Alloy
Torsional irregularity
Seismic performance enhancement

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 10 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 21 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 06 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 10 مرداد 1405