مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی اثر خوردگی آرماتور بر عملکرد لرزه‌ای و ظرفیت فروریزش قاب‌های خمشی بتن ‌مسلح در سطوح مختلف خطر لرزه‌ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار/دانشکده فنی و مهندسی/دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی/تهران/ایران
3 استاد، دانشکده عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.597190.4111
چکیده
خوردگی آرماتورهای فولادی یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر کاهش ظرفیت لرزه‌ای و افزایش آسیب‌پذیری سازه‌های بتن‌آرمه در طول دوره بهره‌برداری است. با این وجود، اثر هم‌زمان سطح طراحی لرزه‌ای و تخریب ناشی از خوردگی بر ظرفیت فروریزش و شکنندگی لرزه‌ای این سازه‌ها کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف این پژوهش، ارزیابی عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی بتن‌آرمه دارای خوردگی در سطوح مختلف طراحی لرزه‌ای می‌باشد. بدین منظور، سه قاب بتن‌آرمه 5، 10 و 15 طبقه مطابق آیین‌نامه‌های متداول در سه سطح خطر لرزه‌ای با احتمال فراگذشت 10، 5 و 2 درصد در 50 سال طراحی شدند. کاهش خواص مکانیکی بتن و فولاد و افت پیوستگی بتن و آرماتور تحت اثر خوردگی آرماتورها در مدل‌های عددی لحاظ شد. رفتار غیرخطی سازه‌ها در محیط OpenSeesPy مدلسازی و عملکرد لرزه‌ای آن‌ها از طریق تحلیل دینامیکی افزایشی با استفاده از 24 رکورد حوزه نزدیک و دور ارزیابی شد. در ادامه منحنی‌های شکنندگی، ظرفیت میانه فروریزش، نسبت حاشیه فروریزش (CMR) و نسبت حاشیه فروریزش اصلاح‌شده (ACMR) برای تمامی مدل‌ها محاسبه گردید. نتایج نشان داد که افزایش سطح طراحی لرزه‌ای موجب انتقال منحنی‌های شکنندگی به سمت شدت‌های لرزه‌ای بالاتر و افزایش ظرفیت فروریزش سازه‌ها می‌شود. به نحوی که در قابهای 5، 10 و 15 طبقه مقدار ظرفیت میانه فروریزش به ترتیب 58، 62 و 120 درصد افزایش یافته است. از طرفی با افزایش تعداد طبقات، در سطوح طراحی 10، 5 و 2 درصد این مقدار به‌ترتیب 51، 13 و 5/32 درصد کاهش یافته است. مقادیر (ACMR) تمامی مدل‌ها از حداقل مقدار موردنیاز FEMA P-695 بیشتر بود که بیانگر کفایت حاشیه ایمنی آن‌ها در برابر فروریزش است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که سطح طراحی لرزه‌ای نقش مؤثری در جبران بخشی از افت عملکرد ناشی از خوردگی داشته و می‌تواند قابلیت اطمینان لرزه‌ای سازه‌های بتن‌آرمه در معرض خوردگی را بهبود بخشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effects of Reinforcement Corrosion on the Seismic Performance and Collapse Capacity of Reinforced Concrete Moment Frames under Different Seismic Hazard Levels

نویسندگان English

Nima Sheikhani 1
Abbas Ghasemi 2
hamzeh shakib 3
1 PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering and Technology, CT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor/ Faculty of Engineering and Technology/Islamic Azad University Central Tehran Branch
3 Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University Tehran, Iran
چکیده English

Reinforcement corrosion is one of the major factors contributing to reduced seismic capacity and increased vulnerability of reinforced concrete (RC) structures throughout their service life. Nevertheless, the combined effects of seismic design level and corrosion-induced deterioration on the collapse capacity and seismic fragility of these structures have received limited attention. This study aims to evaluate the seismic performance of corrosion-affected RC moment frames designed at different seismic design levels. For this purpose, three 5-, 10-, and 15-story RC moment frames were designed in accordance with conventional seismic design codes for three seismic hazard levels corresponding to 10%, 5%, and 2% probabilities of exceedance in 50 years. Reductions in the mechanical properties of concrete and reinforcing steel, as well as deterioration of the concrete–reinforcement bond due to reinforcement corrosion, were incorporated into the numerical models. The nonlinear behavior of the structures was modeled using OpenSeesPy, and their seismic performance was evaluated through Incremental Dynamic Analysis (IDA) in accordance with the FEMA P-695 methodology using 24 near-field and far-field ground-motion records. Subsequently, seismic fragility curves, median collapse capacity, Collapse Margin Ratio and Adjusted Collapse Margin Ratio (ACMR) were determined for all models. The results showed that increasing the seismic design level shifted the fragility curves toward higher seismic intensity levels and increased the collapse capacity of the structures. Accordingly, the median collapse capacity increased by 58%, 62%, and 120% for the 5-, 10-, and 15-story frames, respectively. Conversely, as the number of stories increased, the median collapse capacity decreased by 51%, 13%, and 32.5% at the 10%, 5%, and 2% seismic design levels, respectively. The findings demonstrate that a higher seismic design level can partially compensate for corrosion-induced performance degradation and improve the seismic reliability of corrosion-affected RC structures.

کلیدواژه‌ها English

Reinforced Concrete Moment Frames
Reinforcement Corrosion
Incremental Dynamic Analysis
Fragility Curve
Collapse Margin Ratio
FEMA P695

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 09 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 03 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 27 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 09 مهر 1405