ارزیابی تأثیر تقویت ساختمان های بتن مسلح چند طبقه با FRP بر خواص عملکرد لرزه ای دینامیکی سازه‌ها

نوع مقاله : یادداشت فنی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشگاه سمنان

چکیده

امروزه تقویت سازه های موجود به منظور افزایش ظرفیت باربری شکل‌پذیری به وسیله صفحات FRP که مانند میلگردهای عرضی عمل نموده و باعث ایجاد فشار محصور شدگی در بتن و افزایش مقاومت می‌گردد در کشور ایران متداول شده است. در این پژوهش ساختمان‌های بتن مسلح تقویت نشده و شده با ورق های CFRP با تعداد طبقات 3، 5، 10 و 15 طبقه و دهانه‌های 1 الی 5، در نظر گرفته شده‌اند. با انجام آنالیز استاتیکی خطی و غیرخطی بر روی سازه‌های بتن مسلح مذکور، تاثیر پارامترهای مختلفی از جمله شتاب و جابجایی طیفی، میرایی و زمان تناوب مؤثر در نقطه عملکرد سازه، منحنی ظرفیت ناشی از تقویت و اثر تقویت سازه با CFRP همراه با افزایش تعداد طبقات، تعداد دهانه‌های ساختمان بر سطح عملکرد و رفتار لرزه‌ای سازه‌ها بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که محصورسازی تیر و ستون سازه‌ بتن مسلح با لایه‌های CFRP موجب افزایش توانایی سازه در جذب و استهلاک انرژی شده و افزایش سختی و شیب اولیه حدود 5/1 الی 5/2 برابرسازه‌ تقویت نشده بود. تقویت سازه توسط ورق‌های CFRP باعث افزایش میزان شتاب طیفی و کاهش جابجایی طیفی و میزان میرایی و زمان تناوب مؤثر شده که نتیجتا منجر به افزایش ظرفیت بار لرزه‌ای قاب مقاوم می-گردد. ضمناً، اثر تقویت سازه با CFRP در سازه‌ 3 طبقه 4 دهانه مطلوب‌ترین عملکرد را از نظر سختی و شتاب طیفی بیشتر و جابجایی طیفی و زمان تناوب مؤثر کمتر ایجاد کرده، از طرفی بهترین رفتار را از نظر میرایی و جذب انرژی به ازای تقویت، سازه‌ی 10 طبقه 4 دهانه نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The evaluation of strengthening effect reinforced concrete structures with FRP on seismic dynamic performance of the structures

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kazem Sharbatdar 1
  • Hakime Parsa 2
1 Associate Professor, Civil Engineering Faculty, Semnan University, Semnan, Iran
2 Semnan University
چکیده [English]

Nowadays, Strengthening of existing structures was conducted by FRP wrapping in Iran in order to increase capacity and ductility particularly for columns resulting in an increase in the strength of concrete and improve structure behaviour. In this study, RC strengthened (with FRP) and un-strengthened buildings with 3, 5, 10 & 15 stories and 1 to 5 bay were considered. By performing linear and non-linear static analyses, seismic parameters such as acceleration and spectral displacement, damping and effective period of structure in performance points and capacity curves were discussed. The results indicated that the confinement of beams and columns of RC structures with CFRP sheets will improve the absorption and dissipation energy of structure and the stiffness and initial gradient of retrofitted structure with CFRP were about 1.5 to 2.5 times of those of original un-strengthened structure. And also via strengthening of structure with CFRP sheets, the spectral acceleration was increased and the spectral displacement, damping ratio and effective period were decreased, resulting in increasing seismic loading capacity. However, the structure retrofitted by CFRP with 3-stories, 4 bays showed the best performance in the term of stiffness, more spectral acceleration and spectral displacement and less effective period, but in the term of damping and energy absorption the best performance was for the structure with 10-stories, 4 bays.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Strengthening with CFRP"
  • "Seismic performance"
  • "capacity curve"
  • "spectral acceleration"
  • "spectral displacement"
  • "effective damping"
[1] Sheikh, Sh. Yau, G. (2002). Seismic Behaviour of Concrete Columns Confined With Steel and Fibre Reinforced Polymers. ACI Structural Journal, Vol. 99, No. 1, pp 72-80.
[2] Shooshtari, A., Bayat, M. (1389). Investigation of ductility and seismic behaviour of RC with confined members with FRP. Fifth National Civil Engineering Conference (In Persian).
[3] Tavakolizade, M.R., Ghods, A.S. (1391). Review of design code ACI 440.2R-08 (In Persian).
[4] Publication No. 345. (1385). Guideline for Design Specification of strengthening of RC building with FRP. Management and planning Organization (In Persian).
[5] Eghbali, A. A. (1383). Evaluation of seismic performance of RC buildings designed based on 2800 code. MS Thesis, Yazd University (In Persian).
[6] Kahrizi, M. (1391). Investigation of ductility of seismic resistant RC building. MS Thesis, Razi University (In Persian).
[7] Farughi, R. (1388). Guideline of seismic strengthening of structures. Sima-Danesh Press (In Persian).
[8] Ludovico, M.D., Prota, A., Manfredi, G., Cosenza, E. (2007). Seismic strengthening of an under-designed RC structure with FRP. Department of Structural Engineering, University of Naples Federico II, 80125 Naples, Italy, Published online 24 in Wiley Inter Science.
[9] Ghadirad, H., Kazemi, H.R., Tavakolizade, M.R. (1391). The effect of confinement with FRP on force-moment interaction curves of RC columns. Fourth National concrete conference (In Persian).
[10] Shahriari Ahmadi, A. (1388). Numerical analysis of flexural behavior of RC beams strengthened with FRP. MS Thesis, Sistan-Baluchestan University (In Persian).
[11] Saber Tanha, S., Naseri, H.R., Ghalheno, M. (1388). Investigation of effective parameters on shear of beams strengthened with CFRP using F.E method. 8 th International conference of civil engineering. Shiraz University (In Persian).
[12] Khastu, M. (1390). Investigation of vertical component of earthquake in near fault on seismic performance of RC buildings. MS thesis, Semnan University (In Persian).
[13] Design code 2800. (1395). Fourth version, Building and housing Research center (In Persian).
[14] Publication No. 361. (1388). Guideline for seismic strengthening of RC building. Management and planning Organization (In Persian).
[15] Applied Technology Council. (1996). Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings. ATC-40 Report, Rewood City, California.
[16] Taghinezhad, R. (1392). Design and strengthening of structures based on performance level with push-over analysis, SAP2000-ETABS. Nashr Press, Third Version (In Persian).