مقایسه مدل ساده شده چند المان محوری با مدل فایبر در مدلسازی غیرخطی دیوار برشی بتنی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران

2 استاد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

3 استادیار/ دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران

چکیده

پیش‌بینی رفتار غیر‌خطی دیوارهای برشی تحت نیروهای جانبی نیاز به مدل‌های تحلیلی ساده و دقیقی دارد که در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی رفتارهای غیر‌خطی دیوارهای برشی را به خوبی نشان دهند. در دهه‌های اخیر مدل‌های تحلیلی متنوعی توسط محققین، به منظور پیش بینی رفتار غیرخطی دیوارهای برشی بتن آرمه ارائه شده است تا بتواند مهم‌ترین خصوصیات رفتاری دیوار را در نظر بگیرد. مدلی که برای تحلیل و طراحی دیوار به کار می‌رود باید از سادگی برخوردار بوده و دارای دقت کافی برای پیش‌بینی رفتار هیسترتیک دیوارهای سازه‌ای بتن مسلح باشد. استفاده از روش المان‌های رشته ای (fiber) می‌تواند به عنوان یکی از روش های دقیق در مدلسازی دیوار محسوب شود ولی با توجه به پیچیدگی مدلسازی و همچنین بالا بودن مدت زمان تحلیل، استفاده از روش‌های دیگر پیشنهاد می‌شود. همچنین با توجه به پیشرفت های اخیر که در مدلسازی رفتار غیرخطی مصالح جهت ارائه رفتار دقیق تر در برابر بارهاری سیکلیک و لرزه ای انجام شده است، می توان از این مدل های رفتاری بطور مستقیم در مدلسازی سیستم های سازه ای استفاده نمود. در این تحقیق جهت مدلسازی رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی در برابر بارهای لرزه ای، علاوه بر استفاده از روش فایبر، از روشی که مبتنی بر المان‌های محوری می‌باشد نیز استفاده شده است که با استفاده از ایده رفتار فنر معادل و استفاده از مدل‌های پیشرفته ارائه شده برای مصالح در نرم افزار opensees قابل پیاده سازی می‌باشد. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از این روش ساده شده نسبت به روش فایبر، علاوه بر اینکه هزینه محاسبات را هم از نظر مدلسازی و هم از نظر مدت زمان تحلیل کاهش می دهد، دقت مورد نظر را نیز برآورده می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of simplified MVLEM model with Fiber model in nonlinear modeling of RC shear wall

نویسندگان [English]

  • Parisa Esmaeiltabar Nesheli 1
  • Javad Vaseghi Amiri 2
  • Horr Khosravi 3
1 Department of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Professor, Faculty of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of technology, Babol, Iran
3 Professor Assistant/ Department of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

The prediction of nonlinear behavior of shear walls under lateral loads requires simple and precise analytical models representing the nonlinear behavior of the shear walls as well as the experimental results. In recent decades, various analytical models have been proposed by researchers to predict the nonlinear behavior of reinforced concrete shear walls in order to consider the most important behavioral properties of the wall. The model used for analysis and design of the wall should be simple and accurate enough to predict the hysterical behavior. Using the method of fiber section elements can be considered as one of the most accurate methods in wall modeling. But due to the complexity of the modeling and high duration of the analysis, the use of other methods is suggested. Considering the recent progress in modeling nonlinear behavior of materials to provide more accurate behavior against cyclic and seismic loads, these material models can be directly used in modeling of structural systems. In this study, in addition to using the fiber section model, a method based on axial elements is also used. It is implemented by the concept of equivalent spring’s behavior and using the advanced material models in the platform of OpenSees. The results show that the use of this simplified model compared to the fiber method, in addition to reducing the computational cost in both aspects of the duration of modeling and analysis, also satisfies the desired accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rc shear wall
  • Fiber section
  • MVLEM
  • Axial element
  • Nonlinear dynamic response
  • OpenSees

مراجع

[1] Nakashima, M., Ogawa, K., & Inoue, K. (2002). Generic frame model for simulation of earthquake responses of steel moment frames. Earthquake engineering & structural dynamics, 31(3), 671-692.
 
[2] Khaloo, A. R., & Khosravi, H. (2013). Modified fish-bone model: A simplified MDOF model for simulation of seismic responses of moment resisting frames. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 55, 195-210.
 
[3] Palermo, D., & Vecchio, F. J. (2007). Simulation of cyclically loaded concrete structures based on the finite-element method. Journal of Structural Engineering, 133(5), 728-738.
 
[4] Mansour, M., & Hsu, T. T. (2005). Behavior of reinforced concrete elements under cyclic shear. I: Experiments. Journal of Structural Engineering, 131(1), 44-53.
 
[5] Mansour, M., & Hsu, T. T. (2005). Behavior of reinforced concrete elements under cyclic shear. II: Theoretical model. Journal of Structural Engineering, 131(1), 54-65.
 
[6] Park, H. G., & Klingner, R. E. (1997). Nonlinear analysis of RC members using plasticity with multiple failure criteria. Journal of Structural Engineering, 123(5), 643-651.
 
[7] PERFORM C (2006) 3D: Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3D Structures. Computers and Structures, Inc., Berkeley, California
 
[8] Prakash V, Powell GH, Campbell S (1993) DRAIN- 2DX Base Program Description and User Guide-Version 1.10. Report No. UCB/SEMM-93/17, Proceedings, Structural Engineering Mechanics and Materials, University of California, Berkeley, CA.
 
[9] Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) (2001) Open system for earthquake engineering simulation. Berkeley, CA: University of California at Berkeley.
 
[10] Taucer, F., Spacone, E., & Filippou, F. C. (1991). A fiber beam-column element for seismic response analysis of reinforced concrete structures (Vol. 91, No. 17). Berkekey, California: Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California.
 
[11] Petrangeli, M., Pinto, P. E., & Ciampi, V. (1999). Fiber element for cyclic bending and shear of RC structures. I: Theory. Journal of Engineering Mechanics, 125(9), 994-1001.
 
 
[12] Petrangeli, M. (1999). Fiber element for cyclic bending and shear of RC structures. II: Verification. Journal of engineering mechanics, 125(9), 1002-1009.
 
[13] Corley, W. G., Derecho, A., & Takayanagi, T. (1979). Analysis of inelastic shear deformation effects in reinforced concrete structural wall systems. Portland Cement Association.
 
 
[14] Prestandard, F. E. M. A. (2000). Commentary for the seismic rehabilitation of buildings (FEMA356). Washington, DC: Federal Emergency Management Agency, 7.
 
[15] Kabeyasawa, T., Shiohara, H., Otani, S., & Aoyama, H. (1983). Analysis of the full-scale seven-story reinforced concrete test structure. Journal of the Faculty of Engineering, 37(2), 431-478.
 
[16] Vulcano, A., & Bertero, V. V. (1987). Analytical models for predicting the lateral response of RC shear walls: Evaluation of their reliability (p. 92). Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California.
 
[17] Vulcano, A., Bertero, V. V., & Colotti, V. (1988). Analytical modeling of RC structural walls. In Proceedings of 9th world conference on earthquake engineering (Vol. 6, pp. 41-46).
 
[18] Massone, L. M., & Wallace, J. W. (2004). Load-deformation responses of slender reinforced concrete walls. Structural Journal, 101(1), 103-113.
 
[19] Orakcal, K., & Wallace, J. W. (2004). Nonlinear modeling and analysis of slender reinforced concrete walls. ACI Structural Journal, (5), 688-698.
 
[20] Kolozvari, K., Orakcal, K., & Wallace, J. W. (2014). Modeling of cyclic shear-flexure interaction in reinforced concrete structural walls. i: Theory. Journal of Structural Engineering, 141(5), 04014135.
 
[21] Kolozvari, K., Tran, T. A., Orakcal, K., & Wallace, J. W. (2014). Modeling of cyclic shear-flexure interaction in reinforced concrete structural walls. II: Experimental validation. Journal of Structural Engineering, 141(5), 04014136.
 
[22] Kolozvari, K., Orakcal, K., & Wallace, J. W. (2015). Shear-Flexure Interaction Modeling of reinforced Concrete Structural Walls and Columns under Reversed Cyclic Loading. Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, PEER Report, (2015/12).
 
[23] Kolozvari, K., & Wallace, J. W. (2016). Practical nonlinear modeling of reinforced concrete structural walls. Journal of Structural Engineering, 142(12), G4016001.
 
 [24] Kim, D. K. (2016). Seismic response analysis of reinforced concrete wall structure using macro model. International Journal of Concrete Structures and Materials, 10(1), 99.
 
[25] Bao, Y., & Kunnath, S. K. (2010). Simplified progressive collapse simulation of RC frame–wall structures. Engineering Structures, 32(10), 3153-3162.
 
[26] Fischinger, M., Rejec, K., & Isaković, T. (2012, September). Modeling inelastic shear response of RC walls. In Proceedings, 15th World Conference on Earthquake Engineering (Vol. 2120).
 
[27] Magna, C. E., & Kunnath, S. K. (2012). Simulation of Nonlinear Seismic Response of Reinforced Concrete Structural Walls. In 15th World Conference on Earthquake Engineering.
 
[28] Colotti, V. (1993). Shear behavior of RC structural walls. Journal of Structural Engineering, 119(3), 728-746.
 
[29] Belarbi, A., & Hsu, T. T. (1994). Constitutive laws of concrete in tension and reinforcing bars stiffened by concrete. Structural Journal, 91(4), 465-474.
 
[30] Pang, X. B. D., & Hsu, T. T. (1995). Behavior of reinforced concrete membrane elements in shear. Structural Journal, 92(6), 665-679.
 
[31] Fischinger, M., Vidic, T., Selih, J., Fajfar, P., Zhang, H. Y., & Damjanic, F. B. (1990). Validation of a macroscopic model for cyclic response prediction of RC walls. Computer Aided Analysis and Design of Concrete Structures, 2, 1131-1142.
 
[32] Fischinger, M. A. T. E. J., Vidic, T. O. M. A. Ž., & Fajfar, P. (1992). Nonlinear Seismic Analysis of Structural Walls Using the Multiple-Vertical-Line-Element Model'. Nonlinear Seismic Analysis of RC Buildings, H. Krawinkler and P. Fajfar (eds.), Elsevier Science Publishers Ltd, London and New York, 191-202.
 
[33] Linde, P., & Bachmann, H. (1994). Dynamic modelling and design of earthquake‐resistant walls. Earthquake engineering & structural dynamics, 23(12), 1331-1350.
 
[34] Thomsen, J. H., & Wallace, J. W. (1995). Displacement-based design of RC structural walls: an experimental investigation of walls with rectangular and T-shaped cross-sections. Clarkson University, Department of Civil Engineering.
 
[35] Filippou, F. C., Bertero, V. V., & Popov, E. P. (1983). Effects of bond deterioration on hysteretic behavior of reinforced concrete joints.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 21 خرداد 1397
  • تاریخ بازنگری: 11 مهر 1397
  • تاریخ پذیرش: 09 آذر 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار