مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

عملکرد لرزه‌ای قاب‌های بتنی با استفاده از محدودیت‌های مختلف جابجایی نسبی مجاز هر طبقه‌ با استفاده از FRP برای کاهش جابجایی نسبی زیاد

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط ریست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
طراحی قاب‌های بتنی مقاوم در برابر بارهای جانبی به طور معمول به دلیل انعطاف‌پذیری پایین آن‌ها، دارای استحکام و محدودیت‌های جابجایی نسبی طبقه‌ها (دریفت) کنترل می‌شود. هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد لرزه‌ای یک قاب بتنی 8 طبقه طراحی شده بر اساس آیین‌نامه ایران با سه سطح مختلف از حد مجاز جابجایی نسبی طبقه‌ها برابر با 5/0، 75/0 و 0/1 درصد است. ارزیابی لرزه‌ای در این تحقیق با استفاده از تحلیل پوش‌آور و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی زلزله با استفاده از 10 رکورد زلزله با سطوح مختلف PGA انجام شده است. مقادیر میانگین بعلاوه یک انحراف استاندارد نسبت جابجایی نسبی بام، حداکثر نسبت جابجایی نسبی طبقه‌ها به عنوان مبنایی برای ارزیابی عملکرد لرزه‌ای است. برای این منظور از 3 نوع طراحی مختلف به صورت ثابت قراردادن ابعاد ستون و تیر و متغییر قراردادن اندازه میلگردها، همچنین 3 نوع طراحی مختلف دیگر با متغییر قراردادن ابعاد ستون و تیر و ثابت قرار دادن اندازه میلگردها در نتایج بررسی شده است. سپس یکی از طراحی‌ها با الیاف FRP تقویت شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که با ثابت قرار دادن اندازه میلگردها و افزایش ابعاد قاب کاهش استحکام و جابجایی نسبی طبقه‌ها بیشتر خواهد شد، این تغییرات در حداکثر میزان خود در طراحی D1 نسبت به طراحی D2، 33 درصد بیشتر شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Seismic performance of concrete frames designed using different limits of allowed displacement of stories and using FRP to deal with high displacement of stories

نویسندگان English

Alireza Bagher Shemirani 1
Hossein Lotfi 2
Ramin Rezai 3
1 Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Faculty of Civil Water and Environmental Engineering Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

The design of concrete frames resisting lateral loads is usually controlled due to their low flexibility, strength, and story displacement limitations. The purpose of this study is to evaluate the seismic performance of an 8-story concrete frame designed according to Iranian regulations with three different levels of story displacement limit: 0.5%, 0.75%, and 1.0%. The seismic evaluation in this research has been done using pushover analysis and dynamic time-history analysis of earthquake. 10 records with different PGA levels are used in the analysis. Average values plus one standard deviation of story displacement ratio, maximum story displacement ratio are used as a basis for seismic performance evaluation. For this purpose, we examined the results of 3 different design types based on fixed dimensions of columns and beams and variable sizes of reinforcements, as well as 3 different types of designs with variable dimensions of columns and beams and constant sizes of reinforcements in the results. Then we reinforced one of the designs with FRP fibers. The obtained results showed that by fixing the size of the bars and increasing the dimensions of the frame, the strength and relative displacement of the floors will be reduced, these changes are 33% higher in the maximum amount in the D1 design compared to the D2 design.

کلیدواژه‌ها English

Pushover analysis
Dynamic time-history analysis
PGA
FRP fibers
Drift
[1] Iranian code of the practice for seismic resistant design of buildings, Standard No. 2800, (4th edition), (2015), Road, Housing and Urban Development Research Center.
[2] Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, No. 360, (2014), (in Persian).
[3] Priestley, M.J.N., (1997), “Displacement-based seismic assessment of reinforced concrete buildings”, Journal of Earthquake Engineering, 1(1), p. 157-192, doi:10.1080/13632469708962365.
[4] ElKassas, S.H., Haroun, M.A., (2011), “Estimation method of inelastic displacement demands of moment resisting frame buildings in moderate seismic zones”, in: Proc. of the 2nd Int. Eng. Mechanics and Materials Specialty Conference, Ottowa, Canada, No EM-056.
[5] Algamati, M., Al-Sakkaf, A., Abdelkader, E.M., Bagchi, A., (2023), “Studying and Analyzing the Seismic Performance of Concrete Moment-Resisting Frame Buildings”, CivilEng, 4(1), p. 34-54, https://doi.org/10.3390/civileng4010003.
[6] Ali, O., Bigaud, D., Riahi, H., (2018), “Seismic performance of reinforced concrete frame structures strengthened with FRP laminates using a reliability-based advanced approach”, Composites Part B: Engineering, 139, p. 238-248, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.11.051.
[7] “SeismoStruct, A Computer Program for Static and Dynamic Nonlinear Analysis of Framed Structures, v22, (2022).
[8] Rostamiyan, E., Golafshar, A., Saghafi, M.H., (2023), “Presenting a strategy to prevent FRP debonding for strengthening RC connections”, Engineering Structures, 115823, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.115823.
[9] Dong, G., Hajirasouliha, I., Pilakoutas, K., Asadi, P., (2023), “Multi-level performance-based seismic design optimisation of RC frames”, Engineering Structures, 116591, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116591.
[10] Zameeruddin, M., Sangle, K.K., (2021), “Damage assessment of reinforced concrete moment resisting frames using performance-based seismic evaluation procedure”, Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 227-239, https://doi.org/10.1016/j.jksues.2020.04.010.
[11] Zou, X.K., Teng, J.G., De Lorenzis, L., Xia, S.H., (2006), “Optimal performance-based design of FRP jackets for seismic retrofit of reinforced concrete frames”, Composites Part B Engineering, 38(5-6), 584-597, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.08.049.
[12] “Reinforced concrete construction, (2019), The National Building Regulations”, No. 9, (in Persian).
[13] “Etabs – A Computer Program for Analysis of Framed Structures”, v16.2 (2016).
[14] Hung, C.C., Hsiao, H.J., Shao, Y., Yen, C.H., (2023), “A comparative study on the seismic performance of RC beam-column joints retrofitted by ECC, FRP, and concrete jacketing methods”, Journal of Building Engineering, 64, 105691, https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105691
[15] Zhang, D., Feng, P., Zhou, P., Xu, W., Ma, G., (2023), “3D printed concrete walls reinforced with flexible FRP textile: Automatic construction, digital rebuilding, and seismic performance”, Engineering Structures, 291, 116488. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116488.
[16] Farokhzad, R., Gerveii, F., (2023), “Investigating Effect of Rheological Properties of Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete on Stress-strain Curve”, Amirkabir Journal Civil Engineering., 55(6), 265-268, DOI: 10.22060/ceej.2023.20644.7488.
[17] Moradi, A., Izadpanah, M., (2022), “Evaluation of the behavior factor of vertically irregular moment, resisting reinforced concrete frames considering the influence of masonry infill walls”, Amirkabir Journal Civil Engineering., 54(5), 2005-2030, https://doi.org/10.22060/ceej.2021.20089.7340.
[18] FEMA 356, (2000), “Prestandard and Commentray for the Seismic Rehabilitation of Buildings”, Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, USA.
دوره 13، شماره 02 - شماره پیاپی 103
اردیبهشت 1405
صفحه 251-268

  • تاریخ دریافت 12 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 29 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 30 آذر 1404