جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "بهسازی لرزه ای" در نشریات گروه "عمران"
تکرار جستجوی کلیدواژه «بهسازی لرزه ای» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
یکی از روش های کاهش پاسخ های ناشی از زلزله در بهسازی لرزه ای سازه ها استفاده از میراگر ها می باشد. که از بین انواع میراگرها، میراگرهای ویسکوالاستیک بعنوان یکی از روش های مقاوم سازی لرزه ای سازه های موجود و یا طراحی لرزه ای ساختمان های جدید در دو دهه اخیر مطرح شده است. در این پژوهش 3 قاب فولادی 3، 6 و 10 طبقه با سیستم باربر جانبی قاب ساده مهاربندی شده در راستای x و قاب خمشی در راستایy بر اساس ویرایش 4 استاندارد 2800 در نرم افزار 2000 SAP مدل شدند و تحت سه شتاب نگاشت زلزله مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفتند. این میراگرها در قاب های مهاربندی شده همگرا CBFو قاب مهاربندی شده واگرا EBF اضافه شده و تاثیر استفاده از آنها در کاهش نیروی برش پایه و مقایسه آنها با یکدیگر مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که میراگرهای ویسکوالاستیک در مهاربندهای همگرا کاهش برش پایه بیشتری نسبت به واگرا دارند. نتایج به دست آمده دراین تحقیق حاکی ازآن است که کاهش برش پایه درساختمان های میان مرتبه (6 طبقه) زیاد می باشد به طوری که دررکوردزلزله مربوط به نورثریج (Northridge) ، کوبه (Kobe) وامپریال ولی (Imperial Valley) به ترتیب 18و 66 و 49درصد می باشد. ازطرفی بیشترین اتلاف انرژی توسط میراگر درساختمان های 3و6و10 طبقه مربوط به زلزله کوبه می باشد و به ترتیب 40/78و 60/62و 38/08درصد می باشد.
کلید واژگان: مهاربند همگرا, مهاربند واگرا, قاب فولادی, میراگر ویسکوالاستیک, بهسازی لرزه ای, تحلیل دینامیکی غیرخطیOne of the methods to reduce the earthquake- induced responses in seismic retrofitting of buildings is using dampers. Among different types of dampers, viscoelastic dampers have been proposed as one of the methods of seismic retrofitting of existing structures or seismic design of new buildings in the last two decades. In this research, 3 steel frames of 3, 6 and 10 floors with lateral bearing system of simple braced frame in x direction and flexural frame in y direction were modeled based on edition 4 of standard 2008 in 2000 SAP software and analyzed dynamically and non- linearly based on three earthquake records. These dampers were added to Concentrated Braced Frames and Eccentrically Braced Frame, and the effect of their use in reducing the base shear force was compared. The results showed that viscoelastic dampers in Concentrated Braces had more base shear reduction than in Eccentrically Braces. The results of this study indicate that the reduction of base shear in mid-rise buildings (6 floors) is high and was 66 and 18 and 49 percent respectively in the earthquake records related to Northridge, Kobe and Imperial Valley. On the other hand, the highest energy dissipation of the dampers in 3, 6 and 10 story buildings are related to Kobe earthquake and is 40.78, 60.62 and 38.08%, respectively.
Keywords: Concentrated Braces, Eccentrically Braces, Steel Frames, Viscoelastic Dampers Dynamically Non-Linear Analyses, Seismic Rehabilitation -
نظر به تعداد قابل ملاحظه مدارس مصالح بنایی دو طبقه در کشور و با توجه به تیپ بودن مشخصات تعداد قابل ملاحظه ای از این ساختمان ها، نیاز به ارایه دستورالعملی به منظور تیپ سازی طرح بهسازی این ساختمان ها وجود دارد. در پاسخ به این نیاز، سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور در سال 1400 اقدام به تدوین دستورالعملی به منظور تیپ سازی طرح بهسازی این ساختمان ها با روش شاتکریت دیوارهای آجری نمود. در این پژوهش سعی شده است براساس نتایج حاصله از پنج مدرسه ی مصالح بنایی غیرمسلح دو طبقه، صحت سنجی طرح تیپ بهسازی مدارس آجری غیرمسلح دو طبقه با روش شاتکریت براساس دستورالعمل سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور مورد مطالعه قرار گیرد. بدین منظور، ساختمان های مورد بررسی در دو حالت سقف انعطاف پذیر و دیوارهای فاقد کلاف و سقف صلب و دیوارهای دارای کلاف در نرم افزار ایتبس با استفاده از المان صفحه ای و روش تحلیل دینامیکی طیفی، یک بار براساس الزامات دستورالعمل و یک بار بر نشریه 360، با روش شاتکریت بهسازی شدند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در حالت سقف انعطاف پذیر فاقد کلاف، مقاوم سازی بر اساس دستورالعمل سازمان نوسازی مدارس منجر به آسیب پذیری حداقلی ساختمان های مصالح بنایی مقاوم سازی شده می شود. در حالت سقف صلب دارای کلاف، نتایج گویای آن است که بر اساس این دستورالعمل، درصدی از دیوارهای بهسازی شده و بهسازی نشده در هر راستا آسیب پذیر هستند؛ به گونه ای که میانگین درصد دیوارهای آسیب پذیر بر حسب طول نسبی برای طبقه اول در راستای طولی 63 % و در راستای عرضی 38 % و برای طبقه همکف در راستای طولی 56 % و در راستای عرضی 17 % می باشد.
کلید واژگان: ساختمان های مدارس مصالح بنایی دو طبقه, بهسازی لرزه ای, شاتکریت, دستورالعمل سازمان نوسازی, توسعه و تجهیز مدارس کشور, نشریه 360Unreinforced masonry buildings are quite popular in many countries such as Iran, even though they are prone to significant damage against even moderate seismic excitations. In 2003, 26000 people lost their lives and 30000 were injured in southeastern Iran during Bam earthquak. The regional investigations showed an almost total overall collapse of all adobe and masonry buildings. Even to this day, notable number of buildings in Iran is masonry buildings due to low costs, especially in rural areas. Hence, the popularity despite the poor performance has sought researchers to study efficient ways to improve the URM buildings. Generally speaking, masonry buildings are classifed into unreinforced and reinforced; the latter usually beneft from horizontal and vertical steel bars which signifcantly improve strength, ductility and energy dissipation capacity of such walls. Masonry buildings can also be categorized as confned and unconfned. Using horizontal and/or vertical ties usually in the form of lightly reinforced concrete members at the perimeter of walls, their intersection with perpendicular walls and if necessary, around large openings can considerably enhance their ductility and in some cases their strength. Unlike other masonry construction types, the behavior of Confned unreinforced Masonry (referred to CM hereafter) buildings has not yet been fully formulated. This is mainly because of more sophisticated behavioral characteristics of CM walls compared to unconfned Unreinforced Masonry (referred to URM hereafter) buildings. CM is the only masonry system that has been allowed practicing by the Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings (Standard 2800) in seismic-prone areas. When it comes to seismic retrofitting of masonry buildings, there are a rather wide variety of available options, e.g. shotcrete, adding steel or FRP sheets on the wall, adding Reinforced Concrete (RC) ties, changing the arrangement and size of the openings, and using Near Surface Mounted (NSM) rods on the walls. Considering the significant number of two-story URM school buildings in Iran, there is a need to provide instructions for the type of improvement plan of these buildings. In response to this need, the Organization of Renovation, Development and Equipping of Schools of Iran developed a guideline for the purpose of typifying the improvement plan of these buildings with the shotcrete method in 2021. In this research, based on the results obtained from five two-story URM schools, the accuracy of this guideline is evaluated. For this purpose, the investigated buildings in the two cases of flexible roof without ties and rigid roof with ties in ETABS software using shell elements and spectral dynamic analysis method, once based on the requirements of the guideline and once based on the Code 360 was evaluated and retrofitted using Shotcrete. The results of this research show that the guideline in the case of flexible roofs leads to minimum vulnerability of the walls of the studied buildings. In the case of a rigid roof, the results show that according to this guideline, some of improved and unimproved walls are vulnerable in both direction; In such a way that the average percentage of vulnerable walls in terms of relative length for the first floor is 63% in the longitudinal direction and 38% in the transverse direction, and for the ground floor in the longitudinal direction is 56% and in the transverse direction is 17%.
Keywords: Two-story URM school buildings, Seismic retrofit, Shotcrete, DRES guideline, Code 360. -
به کارگیری کنترل غیرفعال یکی از روش های موثر در کاهش تقاضای لرزه ای سازه ها می باشد. در دهه های اخیر انواع مختلفی از میراگرهای غیرفعال از قبیل میراگرهای فلزی تسلیم شونده با هدف بهبود رفتار لرزه ای در ساخت و سازهای جدید یا بهسازی ساختمان های موجود توسعه یافته اند. هدف اصلی این تحقیق معرفی یک میراگر فلزی جدید بیضی گون جهت بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های فولادی موجود می باشد. با توجه به تاثیر پارامترهای هندسی میراگر بیضی گون بر رفتار لرزه ای ساختمان بهسازی شده، بررسی دقیق عددی بر روی میراگرها با نسبت های مختلف قطر به ضخامت و همچنین ابعاد و نحوه استقرار دیافراگم برشی صورت گرفته است. برای ارزیابی لرزه ای میراگر پیشنهادی در بهسازی ساختمان ها با مشخصات دینامیکی متفاوت (ساختمان های کوتاه، میان و بلند مرتبه) از سه سازه مبنای 3، 9 و 20 طبقه استفاده شده است. همچنین جهت بررسی عملکرد لرزه ای میراگر بیضی گون در پهنه های مختلف با لرزه خیزی متفاوت، در تحلیل های دینامیکی، شتاب نگاشت های حوزه دور و نزدیک به کار گرفته شده است. در این پژوهش پس از انجام صحت سنجی در نرم افزارABAQUS ، رفتار لرزه ای قاب های ساختمانی بهسازی شده با میراگر بیضی گون پیشنهادی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی در نرم افزار SAP2000، ارزیابی شده است. نتایج تحلیل های عددی بیانگر عملکرد مناسب میراگر فلزی پیشنهادی در استهلاک انرژی القایی زلزله به سازه و کاهش پاسخ های لرزه ای ساختمان های بهسازی شده می باشد. همچنین متوسط حداکثر تغییرمکان نسبی بین طبقه ای تحت اثر4 شتاب نگاشت حوزه دور و نزدیک در ساختمان های مبنای 3، 9 و 20 طبقه، به ترتیب به میزان 71، 78 و 51 درصد کاهش یافته است.کلید واژگان: میراگرهای فلزی, ساختمان های فولادی, میراگر بیضی گون, بهسازی لرزه ای, تغییرمکان نسبی بین طبقاتIn the recent past, the application of various types of passive dampers (e.g., yielding metallic dampers) has become a common practice for improving seismic performance of the under-construction buildings and rehabilitation of existing constructions. In this study, a new elliptical metallic damper was introduced to improve the seismic behavior of existing steel structures. Among other parameters, geometrical characteristics are known to affect the seismic performance of the constructions rehabilitated with the proposed elliptical damper. Accordingly, the performance of the proposed damper was investigated through accurate numerical studies on various types of dampers considering various damper dimensions, ellipse major and minor axes length-to-plate thickness ratios, and placements of elliptical shear diaphragm. To study the proposed elliptical damper in terms of its effect on the seismic behavior of rehabilitated buildings, three benchmark structures with 3, 9, and 20 stories were used. Further, far-field and near-field earthquake records were used to undertake nonlinear dynamic analyses. In this work, the proposed elliptical damper was verified by the Abaqus finite-element software, and nonlinear time-history analyses were conducted in the SAP2000 software to check for seismic performance of rehabilitated structural frames with the considered damper. Results of the nonlinear dynamic analyses indicated the appropriate performance of the proposed elliptical damper in terms of reducing the seismic responses of the rehabilitated structures and suitable behavior of the proposed elliptical damper in dissipating the imposed earthquake energy to the structures. Based on these results, upon rehabilitation with the proposed damper, the 3-, 9-, and 20-story structures exhibited smaller maximum lateral roof displacements by 66, 64, and 31%, respectively.Keywords: yielding elliptical damper, rehabilitated existing steel structures, Dynamic analysis, seismic performance improvement, lateral roof displacement
-
بسیاری از سازه های قاب خمشی بتن آرمه موجود دارای جزییات نامناسب در آرماتورگذاری بوده که باعث مشکلاتی همچون ظرفیت تغییر مکان جانبی کم، قابلیت استهلاک انرژی پایین، زوال مقاومت و بروز مکانیزم در محل های نامطلوب در سازه می گردد. یکی از این مشکلات، ضعف در مقاومت برشی هسته اتصال بواسطه عدم آرماتورگذاری عرضی در هسته اتصال می باشد. لذا هدف این مقاله بررسی رفتار قاب های بهسازی شده با استفاده از نبشی سخت شده و میله های پس کشیده می باشد. در این مطالعه پس از انجام مطالعه آزمایشگاهی بر روی دو نمونه اتصال کنترلی و بهسازی شده و صحت سنجی رفتار اتصالات کنترلی و بهسازی شده با استفاده از نرم افزار Opensees اقدام به مدلسازی قاب های 4و8 طبقه گردیده و اثر شیوه بهسازی در رفتار جانبی انها بررسی شده است. نتایج مطالعات حاکی از بهبود رفتار قاب های بهسازی شده در زمینه شکل پذیری، مقاومت و استهلاک انرژی می باشد.کلید واژگان: اتصال تیر-ستون, بهسازی لرزه ای, رفتار سیکلی, تحلیل بارافزون, شبیه سازی عددیMany of the existing reinforced concrete structures have inappropriate details in the reinforcement, which causes problems such as low lateral displacement capacity, low energy consumption, strength deterioration, and occurrence of mechanisms in undesirable places in the structure. One of these problems is the weakness in the shear resistance of the joint core due to the lack of transverse reinforcement in the joint core. In this research, the effect of using the method of enlarging the joint core in improving the behavior of joints without transverse reinforcements in the joint core has been investigated. For this purpose, after conducting experimental studies on the control and improved connections and validating their numerical model, the control and improved concrete frames of 4 and 8 stories have been modeled in OpenSees software, and their lateral behavior has been analyzed using non-linear static analyzes under Uniform lateral loading and incremental cyclic loading were compared and evaluated. The results of the studies indicate the use of the studied improvement method in connections stirrups in the core increases the bearing capacity, reduces pinching, increases energy disipation and forms a flexural hinge in the beam.Keywords: Beam-Column Connection, Seismic improvement, Cyclic Behavior, Pushover Analysis, Numerical simulation
-
استفاده از سیستم های کنترل غیر فعال باعث کاهش نیاز لرزه ای و جلوگیری از آسیب به اجزای اصلی سازه می شود. میراگرهای تسلیم شونده یکی از متداول ترین ابزارهای مستهلک کننده انرژی ورودی زلزله به سازه می باشند. هدف اصلی این پژوهش معرفی یک میراگر تسلیم شونده جدید شبه بیضی، جهت بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های فولادی موجود است. با توجه به تاثیر پارامترهای هندسی میراگر شبه بیضی بر مقادیر سختی و مقاومت آن، در این پژوهش مطالعه دقیق عددی بر روی نسبت های مختلف قطر به ضخامت و نیز دیگر ابعاد این میراگر صورت گرفته است. جهت ارزیابی تاثیر میراگر پیشنهادی در عملکرد لرزه ای ساختمان های فولادی موجود از سه سازه محک 3، 9 و 20 طبقه که توسط این نوع میراگر بهسازی شده، استفاده گردیده است. همچنین تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با استفاده از شتاب نگاشت های حوزه دور و نزدیک، جهت ارزیابی نتایج تحلیل ها در حالت های لرزه ای مختلف انجام شده است. نتایج تحلیل های عددی بیانگر عملکرد مناسب میراگر تسلیم شونده شبه بیضی پیشنهادی در استهلاک انرژی ورودی زلزله به سازه و کاهش پاسخ های لرزه ای ساختمان های محک بهسازی شده توسط این میراگر می باشد. بدین صورت که به طور میانگین، حداکثر نسبت دریفت بین طبقات در ساختمان های محک 3، 9 و20 طبقه به ترتیب 66، 69 و 67 درصد کاهش یافته است.
کلید واژگان: میراگر تسلیم شونده, میراگر شبه بیضی, بهسازی لرزه ای, ساختمان های فولادی, تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطیUse of passive control systems causes reduction in seismic demand and prevents damage to the main components of the structure. Yielding dampers are among the common tools used for dissipation of earthquake energy entering the structure. The main goal of the present research is introduction of a novel pseudo elliptical yielding damper for improvement of the seismic performance of the existing steel structures. Considering the impact of geometric parameters of the pseudo elliptical damper on its stiffness and strength, a precise numerical study was performed on the ratio of diameter to thickness and other dimensions of the damper in this research. For evaluating the impact of proposed damper on the seismic performance of existing steel buildings, use was made of three benchmark structures with 3, 9 and 12 stories which were retrofitted by this type of dampers. Also, the nonlinear time history analysis has been performed using the near field and far filed accelerometers to evaluate the analyses results at different seismic states. The results of numerical analyses indicated the good performance of propose pseudo elliptical yielding damper in terms of dissipating the earthquake energy entering the structure and reduction in the seismic responses of retrofitted benchmark buildings by this type of dampers. It was found that on average, the maximum inter-story drift in the 3, 9 and 20 story benchmark buildings were reduced by 66, 69 and 67%, respectively.
Keywords: Yielding damper, pseudo elliptical damper, seismic improvement, steel buildings, nonlinear time-history analysis -
پیشنهاد قطعه جاذب انرژی با رفتار محوری برای بهبود عملکرد لرزهای سازه های مهاربندی شده با مهاربند قطر
تجربیات به دست آمده از عملکرد سازه های مهاربندی شده با مهاربندهای همگرا طی سالیان گذشته محققان را بر آن داشت تا با ایجاد تغییراتی در اعضای مهاربندی به بهبود رفتار لرزه ای آنها کمک نمایند؛ نصب و استفاده از اعضای جاذب انرژی یک از این راهکارها بوده است که با توجه به تاثیر قابل توجهی که در پاسخ لرزه ای سازه ها ایجاد نموده همواره مورد توجه محققین گرفته است. لکن با بررسی تاریخچه تحقیقات انجام شده و با توجه به انعطاف پذیری قابلیت طراحی میراگرها به نظر می رسد می توان به طرح های کارا تری نیز در این زمینه دست یافت. در این مقاله سعی شده است تا ضمن انجام تحلیل های حساسیت بر روی پارامترهای موثر هندسی میراگرهای تسلیمی فولادی با ورق های موازی، نوعی میراگر تسلیمی جدید با عملکرد دو مرحله ای سخت شونده طراحی و ارایه شود. در ادامه با مقایسه نتایج به دست آمده از تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی بر روی قاب در نظر گرفته شده، میزان تاثیر این میراگر در بهبود رفتار لرزه ای قاب سه طبقه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد تغییر برخی پارامترهای هندسی تاثیر زیادی در شکل پذیری، تحمل نیرو و میزان جذب انرژی میراگر دارد؛ در عوض تغییر برخی پارامترهای دیگر تاثیر چندانی بر روی مولفه های ذکر شده نخواهد داشت؛ همچنین مقایسه پاسخ های لرزه ای نشان داد، استفاده از میراگر پیشنهادی ضمن جلوگیری از کمانش مهاربندها در محدوده ی تغییر شکلی تعریف شده، می تواند کاهش قابل توجهی بر روی پاسخ های لرزه ای قاب مورد نظر داشته باشد.
کلید واژگان: تحلیل حساسیت, میراگر تسلیمی, میراگر چند سطحی, بهسازی لرزه ای, رفتار لرزه ای, زلزلهThe advantages of structures equipped with bracing systems such as high lateral stiffness, light weight of the skeleton compared to flexural frames plus the weakness of flexural frame connections as well as high risk of the performance of these connections during earthquakes always place the bracing lateral stiffness system at equal level of the other seismic-resistant systems in the minds of designers. However, Experiences gained from the concentric brace frames performance during earthquakes showed the undesirable function and hysteresis loops of the bracing system. The early buckling of the brace members causes joint failure, instability and unpredictable seismic behavior of the frame. Researchers tried to avoid the buckling phenomenon by making some changes in brace members structure. Using energy dissipation systems like buckling restrained braces, viscose dampers, friction dampers and yielding dampers were the methods which have been investigated during years. yielding dampers due to their benefits like economic aspects, easy construction, available material, flexible design, durability and significant impact on the seismic responses were one of the devices which has been considered. Many researchers worked on different types of yielding dampers. they used parallel plates yielding dampers on top of the chevron braces and slit dampers along diagonal brace. despite of many researches has been done, but it seems more efficient projects can be achieved in this field. the yielding dampers constructed so far have several considerable problems: i) the existence of one or two-level behavior against earthquakes, ii) the implementation of the welding process in energy-absorbing parts causing premature rupture of steel, and iii) the lack of support system in the event of severe earthquakes or unusual loads outside the design leading to frame instability. This research tries to design a two-level yielding damper with parallel fuse plates using finite element sensitivity analyses on an effective component of these types of dampers. After that to assessment of the damper function, an OpenSees code developed to analyze the nonlinear time history of the seven far-field selected ground motions. All the ground motions selected according to the FEMA P-695 suggested ground motions with the site class of C and the base shear, roof acceleration, story velocity and drift nonlinear time history responses of a three-story braced frame compared with and without damper. To prevent buckling of the brace members, dampers with the capacity of 90% of brace members capacity designed to use at any story brace and the maximum displacement capacity of dampers adjusted to the maximum allowable drift of the building stories. Results showed that, there are some effective and less effective parameters whose variation such as geometrical parameters can seriously change the total energy absorption level and improve the damper hysteresis loops. Also, According to the flexible design of the presented damper, if it needs to be designed with a force bearing capacity and energy absorption in accordance with the seismic design of the desired frame, it is possible to achieve the desired capacity by making changes in the overall dimensions and number of energy absorbing plates. time history responses assessment showed that using the new damper has a significant decreasing effect on the seismic responses of the building.
Keywords: Sensitivity Analyses, Yielding Damper, Multi-level Damper, Seismic Rehabilitation, Seismic behavior, Earthquake -
بررسی آزمایشگاهی تاثیر خروج از مرکزیت و نسبت پهنا به ضخامت مقاطع دستک های قوسی فلزی بر رفتار چرخه ای
این مقاله به معرفی دستک های قوسی فلزی به عنوان روشی نوین در بهسازی لرزه ای قاب های بتن آرمه می پردازد. دراین راستا عواملی چون خروج از مرکزیت اولیه و نسبت پهنا به ضخامت مقاطع دستک های قوسی به عنوان دو عامل موثر بر رفتار چرخه ای آن ها مورد ارزیابی قرار می گیرد. یکسری بارگذاری چرخه ای روی چهار نمونه آزمایشگاهی با مقاطع مستطیلی تکی و دوبل با مساحت و طول اسمی یکسان ولی با خروج از مرکزیت های مختلف 1/0 و 2/0 طول اسمی انجام گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که نسبت های لاغری و پهنا به ضخامت نقش بسیار مهمی بر عملکرد چرخه ای در فشار و حتی کشش ایفا کرده و با کاهش پتانسیل کمانش و افزایش امکان پلاستیک شدن کامل مقطع، رفتار هیسترزیس مطلوب تری حاصل می گردد. بنابراین با کاهش50% هم زمان این دو نسبت، حداکثر مقاومت فشاری و کششی به ترتیب تا 59% و 27% و انرژی تلف شده و حداکثر نسبت میرایی ویسکوز به ترتیب تا 152% و 14% افزایش یافتند. همچنین دستک های قوسی در کشش و فشار از لحاظ مقاومت نهایی و سختی پلاستیک رفتار متفاوتی از خود نشان دادند که این تفاوت با کاهش خروج از مرکزیت اولیه آشکارتر گردید. با افزایش خروج از مرکزیت محوری اولیه، تاثیر مساحت مقطع بر افزایش مقاومت فشاری و به ویژه حداکثر مقاومت کششی کمتر شد. از طرفی با کاهش50% آن و علیرغم کاهش 59% مساحت مقطع، مقدار مقاومت و سختی پلاستیک نهایی در کشش به ترتیب تا 31/1و 5/3 برابر افزایش یافتند .همچنین نتایج این پژوهش برای تحقیقات بیشتر روی رفتار آزمایشگاهی اتصالات تیر-ستون بتن آرمه استفاده خواهد شد.
کلید واژگان: بهسازی لرزه ای, دستک های قوسی فلزی, عملکرد چرخه ای, کمانش جانبی, سختی الاستیک وتریThis paper introduces arched steel haunches (ASHs) as a novel technique in the seismic retrofitting of RC frames. In this regard, parameters such as ASH initial eccentricity and width-to-thickness ratio are evaluated as two factors affecting on their cyclic behavior. A series of cyclic loading tests were performed on four specimens with single and double rectangular cross-sections and with the same nominal area and length, but with different eccentricities of 0.1 and 0.2 nominal length. Experimental results showed that the slenderness and width-to-thickness ratios play a significant role on the cyclic performance in compression and even tension, and by reducing the buckling potential and the cross-section reaching to the fully plastic state, a more desirable hysteretic behavior is achieved. Therefore, with 50% reduction of these ratios simultaneously, the maximum compressive and tensile strength enhanced up to 59% and 27%, respectively, and the dissipated energy and the maximum viscosity damping ratio increased up to 152% and 14%, respectively. Also, the arched haunches showed different behavior in tension and compression for ultimate strength and plastic stiffness, which with decreasing the initial eccentricity became more apparent. With increasing the initial eccentricity, the cross-sectional area effect on increase of compressive strength and especially maximum tensile strength decreased. In addition, by reducing it by 50% and despite 59% reduction in cross-sectional area, the ultimate tensile plastic strength and stiffness increased up to 1.31 and 3.5 times, respectively. In addition, the obtained results will be used for further research on experimental behavior of RC beam-column joints.
Keywords: Seismic retrofitting, arched steel haunches, Cyclic Performance, overall buckling, chord elastic stiffness -
اتصالات تیر- ستون بتنی از مهمترین اعضای سازه بتنی هستند که وظیفه انتقال بارهای موجود را بر عهده دارند. این اتصالات برای عمل کرد صحیح، نیازمند رعایت ضوابطی، از جمله طول مهاری میلگردهای تیر و ستون می باشند. عدم رعایت طول مهاری باعث کاهش ظرفیت سازه و در نتیجه افزایش تغییرشکل های آن می شود. در این پژوهش سه نمونه اتصال کناری تیر- ستون بتن آرمه، در مقیاس واقعی و با اعمال بار جانبی رفت و برگشتی، آزمایش شدند. نمونه ها شامل یک نمونه شاهد دارای ضعف در طول مهاری میلگرد طولی تیر در محل اتصال به ستون، نمونه دوم دارای طول مهاری کافی از طریق مهار مکانیکی انتهایی و نمونه دیگر با ضعف طول مهاری و تقویت شده با کامپوزیت های FRP بادبزنی (برای بهسازی اتصال تیر- ستون) بودند. در تمام نمونه ها، نمودارهای چرخه ای بار تغییرمکان جانبی، مودهای خرابی، ضریب شکل پذیری و سختی استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که عدم رعایت طول مهاری، باعث ایجاد آسیب شدید در چشمه اتصال می گردد و مفصل پلاستیک ایجاد نمی گردد. حال آن که در نمونه با مهاری انتهایی و تقویت شده به کمک الیاف FRP بادبزنی، بهبود عمل کرد لرزه ای، تشکیل مفصل پلاستیک در تیر و جبران کمبود طول مهاری ملاحظه می گردد. مهار انتهایی میلگرد و تقویت نمونه با FRP، باعث افزایش ظرفیت باربری جانبی اتصال، به میزان حداکثر 53 درصد نسبت به نمونه شاهد می شود. همچینین مقاومت پسماند در انتهای آزمایش (متناظر با دریفت 6 درصد)، به ترتیب حدود 84 و 73 درصد افزایش می یابد. شکل پذیری نمونه با مهار انتهایی و نمونه تقویت شده با ورق های بادبزنی، به ترتیب 34 و 19 درصد بیشتر از نمونه شاهد است. همچنین طول مهاری ناکافی، سختی اتصال نمونه شاهد را تا 45 درصد، نسبت به نمونه مهار شده و تقویت شده کاهش می دهد. نتایج حاصل از سه نمونه آزمایش شده نشان داد، که تقویت اتصال با الیاف FRP بادبزنی، می تواند کمبود طول مهاری میلگردهای تیر را به صورتی موثر برطرف نماید.
کلید واژگان: طول مهاری, کامپوزیت FRP, الیاف بادبزنی, مقاومت چسبندگی, بهسازی لرزه ای, اتصال تیر- ستون خارجیBeam-column joints are one of the most important members of the reinforced concrete structures that are responsible for transferring existing loads. These joints require some criteria such as the development length of the beam's and column's rebars for proper operation. Lack of sufficient development length reduces the capacity of the structure and thus increases its deformation. In this study, three specimens of external reinforced concrete beam-column joints were tested on a real scale with applying lateral loads. The dimensions of beams and columns are 300 and 300 mm. Samples include a control sample with insufficient development length of longitudinal rebars of the beam (at joint area), a sample with sufficient development length through end mechanical restraint, and another sample with insufficient development length and retrofitting with dowel anchor carbon FRP composites (to improve the beam-Column joint). For making FRP anchors, columns should be pierced and dowels pass through this hole and they connect to concrete elements surface with proper epoxy adhesive. In all samples, lateral displacement load cycle diagrams (hysteresis diagram), failure modes, ductility coefficient, and stiffness were extracted and compared with each other. The results of this study showed that lack of sufficient development length leads to severe damage in the joint and plastic hinge is not formed, and energy dissipation and crack formation is occurring in the joint; while in retrofitted and restrained sample improvement of seismic performance, formation of the plastic joint in the beam and effects of sufficient development length is observed and energy dissipates in that area. Pinching in the hysteresis diagram of the control specimen is observed and maximum load capacity is much less than the others. end restraint of the rebar and reinforcement of the specimen with FRP increases the lateral bearing capacity of the joint by 53% compared to the control specimen. Also, the residual capacity increases by about 84% and 73% respectively at the end of the test (corresponding to 6% drift). The ductility of the sample with end restraint and the sample reinforced with dowel anchor FRP composites are 34% and 19% higher than the control sample, respectively. Insufficient development length also reduces the stiffness of the control sample by up to 45% compared to the restrained and retrofitted sample. Another result of insufficient development length of rebars of the beam is the angle between beam and column. In the fixed connections, this angle should remain constant while in the control specimen, this angle changes dramatically. By retrofitting the connection with FRP composites or restraining the rebars, this angle varies much less. The results of three tested samples showed that strengthening the connection with anchor dowel FRPs can effectively fix the lack of development length of rebars in the beams and increase the load capacity, stiffness, and ductility of the connection.
Keywords: development length, FRP composite, FRP anchor, bonding strength, seismic retrofitting, external beam-column joint -
تجربه زمین لرزه های گذشته نشان می دهد که بسیاری از ساختمان های قاب خمشی بتن آرمه موجود با ارتفاع متوسط و بلند، نیاز به ارزیابی لرزه ای و احتمالا مقاوم سازی دارند. در این مطالعه، از میراگرهای تسلیم شونده فلزی TADAS برای بهسازی لرزه ای قاب های خمشی بتن آرمه استفاده شد. برای انجام پژوهش، ابتدا سه قاب بلندمرتبه بتن آرمه 12، 15 و 20 طبقه، تحت آیین نامه های قدیمی زلزله و بتن ایران طراحی شدند. کنترل سازه ها، نیاز به بهسازی لرزه ای در این مدل ها را نشان می داد. لذا با دو هدف بهسازی مبنا و بهسازی مطلوب، میراگرهای فلزی به سازه ها اضافه شدند و این میراگرها با روش طراحی پلاستیک مبتنی بر عملکرد طراحی گردیدند. سپس، با انتخاب یک مدل آزمایشگاهی معتبر و شبیه سازی آزمایش با یک مدل رفتاری دقیق از میراگر TADAS در نرم افزار OpenSees، راستی آزمایی انجام شد. در ادامه، با انجام تحلیل های دینامیکی و استاتیکی غیرخطی، رفتار لرزه ای سازه های بهسازی شده در دو سطح عملکرد ایمنی جانی و آستانه فروریزش ارزیابی گردید. نتایج نشان می دهد میراگر تسلیم شونده فلزی TADAS می تواند با کمترین تعداد دهانه های مهاربندی، مقاومت و سختی جانبی قاب های بتنی را در حد 30 تا 60 درصد افزایش دهد و ضمن یکنواخت نمودن توزیع بیشینه جابجایی نسبی طبقات در ارتفاع، باعث کاهش بیش از %60 آن شود. همچنین در اثر بهسازی، نسبت دوران (θ/θy) مفصل پلاستیک تشکیل شده در تیر و ستون بحرانی قاب ها به ازای سطوح خطر زلزله مختلف در حدود %70 کاهش می یابد.
کلید واژگان: قاب بتن آرمه, تحلیل غیرخطی, سطوح عملکرد, بهسازی لرزه ای, میراگرتسلیم شونده فلزیPast seismic experience shows that many existing mid to high-rise reinforced concrete (RC) moment frame structures require seismic evaluation and possibly retrofitting. In this study, TADAS metallic yielding dampers were used for seismic retrofitting of reinforced concrete moment frames. For this purpose, three high-rise reinforced concrete frames of 12, 15 and 20 stories were designed using the old version of the Iranian seismic code and concrete regulations. Control of structures showed the need for seismic improvement in these structural models. Therefore, to satisfy the basic and enhanced performance objectives, metallic dampers were added to the structures and were designed using performance-based plastic design method. Validation was performed by selecting a valid experimental model and simulating the experiment with an accurate behavioral model of the TADAS damper in OpenSees software. Then, by performing nonlinear dynamic and static analyzes, the seismic behavior of the retrofitted structures was evaluated at two performance levels of life safety (LS) and collapse prevention (CP). The results show that TADAS metallic yielding dampers can increase the strength and lateral stiffness of RC frames by 30 to 60% with the least number of bracing bays. Also, in addition to uniformizing the distribution of maximum inter-story drift over the height, it reduces drift by more than 60%. Moreover, due to the improvement of structures, the ratio of plastic rotation angle (θ/θy) in the critical beam and column of the frames for different earthquake hazard levels is reduced by about 70%.
Keywords: Reinforced Concrete Frame, nonlinear analysis, Performance Levels, Seismic Retrofitting, Metallic Yielding Damper -
عدم قطعیت ها که در برآورد مسایل مهندسی سازه اجتناب ناپذیر هستند باعث افزایش هزینه های بهسازی، نتایج نادرست ارزیابی لرزه ای و ایجاد محافظه کاری در معیارهای پذیرش سطوح عملکرد سازه می شوند. در نظر گرفتن عدم قطعیت ها و کمی سازی آن ها در طراحی و بهسازی سازه ها باعث کاهش محافظه کاری های موجود شده و می تواند منجر به طراحی و بهسازی اقتصادی سازه ها گردد. در بهسازی لرزه ای سازه ها عدم قطعیت ها بر روی سازه موجود مطالعه شده و دستورالعمل های بهسازی توسط ضرایبی این عدم قطعیت ها را در نظر گرفته اند. افزودن عضو ثانویه برای بهسازی سازه موجود، ممکن است عدم قطعیت هایی را به همراه خود وارد محاسبات کرده و بر روی نتایج قابلیت اعتماد موثر باشد. ازاین رو در این مقاله، با هدف کمی سازی عدم قطعیت های دیوار برشی فولادی به بحث قابلیت اعتماد سازه بهسازی شده با دیوار برشی فولادی پرداخته شده است. سازه مورد مطالعه، سازه نه طبقه قاب خمشی فولادی می باشد که توسط دیوار برشی فولادی بهسازی شده است. برای مدل سازی و تحلیل سازه از نرم افزار اپنسیس استفاده شده است. سازه قبل و بعد از بهسازی و با توجه به متغیرهای احتمالاتی در نظر گرفته شده برای دیوار برشی فولادی، تحت تحلیل دینامیکی افزایشی قرارگرفته است. نتایج نشان دادند که تنش تسلیم و سختی الاستیک دیوار برشی فولادی نسبت به سایر متغیرهای احتمالاتی بیشترین تاثیر را بر روی پاسخ سازه دارند. بر اساس نتایج حاصله، در نظر گرفتن عدم قطعیت ها باعث افزایش احتمال شکست شده و درنتیجه محافظه کاری موجود و هزینه های بهسازی کاهش یافته است.
کلید واژگان: بهسازی لرزه ای, دیوار برشی فولادی, عدم قطعیت, تحلیل حساسیت, تحلیل دینامیکی افزایشیUncertainties are inevitable in the estimation of structural engineering issues and increase the cost of retrofitting. In the presence of uncertainties, the results of seismic evaluation are incorrect and create conservatism in acceptance criteria at structural performance levels. Considering and quantification of uncertainties in design and rehabilitation of structures reduces the existing conservatism and can lead to the economic design and rehabilitation of structures. In the seismic rehabilitation of structures, uncertainties have been studied on existing structures and have been applied by coefficients in guidelines. Adding a secondary system to rehabilitate of existing structure can enter uncertainties into the computation and can be effective for results of reliability. Therefore, in this study, reliability of rehabilitated steel moment frame with steel shear wall has been discussed in order to quantify the uncertainty of the steel shear wall. The selected structure is a nine-storey steel moment frame of SAC project, which was rehabilitated by steel shear wall. The studied structures were analyzed pre- and post-rehabilitation, with probabilistic variables considered for steel shear wall by OpenSees software. Based on results of incremental dynamic analysis and obtained fragility curves, the values of the reliability index have been obtained for the rehabilitated structure in the presence of uncertainties. Results showed that considering of uncertainties and reducing them can reduce the existing conservatism and the cost of rehabilitation.
Keywords: Seismic Rehabilitation, Steel Shear Wall, Uncertain, Sensitivity analysis, Incremental Dynamic Analysis -
در دهه های اخیر نیاز به برج های بلند با کاربری های مختلف روز به روز افزایش یافته است. عملکرد مناسب این برج ها در برابر زلزله با توجه به حجم سرمایه گذاری ها و ساکنان آن ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در سازه های بلند مرتبه یکی از مشکلاتی که قابلیت استفاده سازه را با مشکل مواجه می کند مقادیر جابجایی زیاد طبقات از جمله بام سازه است. لذا در این پژوهش با محاسبه مقادیر جابجایی بام طبقات و بام ومقایسه آن با مقادیر مجاز سازه ای به بررسی نیاز استفاده از روش های نوینی همچون مهاربندهای بلند، کمربندهای خرپایی و سیستم جداساز لرزه ای پرداخته می شود. در این مقاله ابتدا با استفاده از یک نمونه ی آزمایشگاهی منتخب از قاب به نحوه مدل سازی و اعتبار سنجی نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش آور) در نرم افزار SAP پرداخته شده است. در ادامه با مدل سازی نمونه های 18،22،26 و 30 طبقه و انجام آنالیز استاتیکی غیرخطی و دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی به بررسی عملکرد لرزه ای سیستم پرداخته شده است. و منحنی های رفتاری آن ها ارایه گردیده است. سرانجام نتایج حاصل از مقایسه پارامترهای لرزه ای و مقادیر جابجایی ها در نمونه های مختلف ارایه شده اند. نتایج حاکی از عملکرد نامناسب سیستم قاب خمشی در سازه های بلند مرتبه است به نحوی که در حالت معمول قابلیت استفاده از ساختمان با مشکل مواجه می شود.
کلید واژگان: سازه های بلند مرتبه, بهسازی لرزه ای, جابجایی بام, تحلیل غیرخطیIn recent decades, the need for tall towers with different uses has increased day by day. The proper performance of these towers against earthquakes is of great importance due to the volume of investments and their residents. In high-rise structures, one of the problems that makes it difficult to use the structure is the high displacement values of the floors, including the roof of the structure. Therefore, in this study, by calculating the values of floor and roof displacement and comparing it with the allowable structural values, the need to use new methods such as long braces, truss belts and seismic isolation system is investigated. In this paper, first, using a selected laboratory sample from the frame, how to model and validate the results of nonlinear static analysis in the SAP software is discussed. Then, by modeling the 18, 22, 26 and 30 floor samples and performing nonlinear and dynamic static analysis of nonlinear time history, the seismic performance of the system has been investigated. And their behavioral curves are presented. Finally, the results of comparing seismic parameters and displacement values in different samples are presented. The results indicate poor bending system performance in high-rise structures, making it difficult to use the building normally.
Keywords: high-rise structures, seismic improvement, roof displacement, Nonlinear analysis -
ساختمان های بتن مسلح که قبل از دهه ی 1970 ساخته شده اند، فاقد جزییات لرزه یی هستند و میلگردهای طولی آن ها به سه صورت: فاقد وصله، با وصله ی همپوشانی مستقیم و یا با وصله ی همپوشانی قلاب دار اجرا شده اند. در پژوهش حاضر، بهسازی لرزه یی ستون های بتن مسلح قدیمی با میلگردهای ساده به روش تسلیح گذاری در نزدیک سطح (NSM) به عنوان یک روش نوین و اجرایی به صورت آزمایشگاهی و نیز تاثیر وصله های مختلف میلگردهای طولی در رفتار ستون ها ارزیابی و بررسی شده است. شش نمونه ستون با مقیاس 0٫5، شامل سه نمونه ی کنترلی با وصله های مختلف فاقد جزییات لرزه یی و سه نمونه ی تقویت شده به روش NSM با میلگردهای فولادی تحت بارهای محوری ثابت و جانبی چرخه یی افزاینده آزمایش شده اند. نتایج نشان داد روش بهسازی به طور قابل توجهی سبب افزایش مقاومت خمشی و بهبود پارامترهای لرزه یی، شامل: استهلاک انرژی، میرایی هیسترزیس و شاخص خسارت می شود. به دلیل تشکیل ناحیه ی فشاری در هسته ی ستون کنترلی با وصله ی قلابدار، خسارت های شدیدی در ناحیه ی وصله رخ داد که باعث کاهش ظرفیت باربری محوری ستون های با وصله ی قلابدار پس از زلزله می شود. بنابراین، بهسازی لرزه یی آن ها، اولویت بالایی دارد. دورگیری مناسب ناحیه ی وصله ی ستون های مذکور از گسترش خسارت ها جلوگیری می کند و تشکیل پایدار ناحیه ی فشاری بین قلاب ها باعث افزایش مقاومت جانبی و بهبود عملکرد لرزه یی آن ها می شود.
کلید واژگان: ستون بتن مسلح, میلگرد ساده, وصله ی همپوشانی, روش تسلیح گذاری در نزدیک سطح, بهسازی لرزه یی -
در مقاله حاضر روش جدیدی به عنوان روش حرارتی به منظور بهسازی اتصالات قاب خمشی فولادی بررسی شده است. در روش حرارتی به آنیل کردن فولاد در ناحیه نزدیک به بر ستون مبادرت میشود. به این ترتیب انتظار میرود مفصل پلاستیک به ناحیه ای به فاصله 0.5d تا 1.5d (d عمق تیر) در تیر انتقال یابد. روش انجام تحقیق بدین گونه است که ابتدا اتصالی که مدل آزمایشگاهی آن در دسترس است در نرم افزار اجزای محدود مدلسازی میشود و پس از صحت سنجی و اطمینان از دقت مدل اجزای محدود، به استفاده از روش حرارتی در حوزه بهسازی مبادرت میشود. نمونه ها با فرض عدم اطمینان از کیفیت جوش در نظر گرفته شده اند به این ترتیب که نقصی در جوش که شامل مقاومت کمتر در بال پایین است قرار داده شده است. علت این امر این است که عموما کیفیت جوش در بال بالا به دلیل کنترل راحت تر بیشتر میباشد. سپس با استفاده از روش های تضعیفی این اتصال بهسازی شده است. این روش ها شامل کاهش مقطع بال پایین، حرارت بال پایین، کاهش مقطع جان در ناحیه نزدیک بال و یک روش ترکیبی بوده است.نتایج مدلسازی نشان دادند که روش کاهش مقطع منجر به کمانش خارج از صفحه شده و علی رغم اقناع شرط شکلپذیری آیین نامه، روش مناسبی برای بهسازی اتصالات نیست. روش حرارتی عملکرد مناسبی را تا حدود 5 درصد رادیان به وجود می اورد. استفاده از لچکی به تعداد 1 یا 2 در بال پایین به انتقال مفصل پلاستیک کمک می نماید اما به کمانش خارج از صفحه در این حالت باید توجه ویژه نمود.
کلید واژگان: قاب خمشی فولادی, بهسازی لرزه ای, اتصال با مقطع کاهش یافته, اتصال حرارت دیده, روش اجزای محدودThe presence of concrete slab in steel framing frame structures always makes retrofitting problems difficult. On the other hand, most of damages reported from Northridge earthquake (1994) has focused on the bottom flange of the beam. Therefore, in order to reduce the cost of retrofit, this operation can be done only at the bottom flange of the beam. In other words, by defining and applying a ductile fuse in the beam, by weakening the bottom flange of the bottom, it is possible to reduce the concentration of tension in the near-weld regions in connection and fracture failure in these areas. In this paper, a steel frame connection was analyzed numerically and after ensuring the modeling accuracy, it was under rehabilitation. Retrofit techniques have been made on the bottom flange of the beam. Two general "cut-off" and "heat" methods were considered to weaken the beam. In this research, incomplete penetration of the weld was placed in the bottom flange connection to the column as a deficiency in the joint. The modeling results showed that the connection with incomplete weld, underwent 4/4%, suffering a deflection in the weld area in the flange. In the specimens which were retrofitted asymmetrically, the possibility of brittle fracture in the weld region was decreased due to relocation of the plastic hinge in the weakened area of the beam. In the method of reducing the bottom flange, lateral buckling led to sudden decrease in flexural strength at 2.5 % inter story drift. In the heat-induction method accompanied with steel annealing, the out of buckling occurred at 5% drift. The retrofitted connection with this method showed a post elastic displacements of 3% and could be expected to be suitable for special moment frames.
Keywords: moment frame connection, seismic retrofit, heat treated beam section (HBS), reduced beam section (RBS), Finite element method -
در این پژوهش، تحلیل لرزه ای غیرخطی سد بتنی وزنی تقویت شده به وسیله ی حائل نگهدارنده آسفالتی ارائه شده است. حائل نگهدارنده آسفالتی ایستا در پایین دست سد بتنی وزنی، اغلب به عنوان یک روش تقویتی برای بهبود پایداری سدهای موجود در مقابل بارگذاری هیدرواستاتیکی و لرزه ای مورد توجه قرار می گیرد. جهت نشان دادن تاثیر حائل نگهدارنده بر بهبود پاسخ لرزه ای سد وزنی بتنی و کاهش ترک های ایجاد شده در نزدیکی بدنه ی بالادست و به دنبال آن افزایش پایداری سد، پاسخ سد Koyna در کشور هند تحت آنالیز و تحلیل قرارگرفته شده است. تحلیل های دینامیکی خطی و غیرخطی با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی بتن با دیدگاه ترک پخشی ثابت (FCM) به کمک نرم افزار ANSYS جهت بررسی رفتار لرزه ای سازه انجام شده اند. در تحلیل ها، اندرکنش سد- مخزن در نظر گرفته شده است. تحلیل ها با اعمال مولفه های افقی و قائم شتاب نگاشت زمین لرزه Koyna به مدل لحاظ شده اند. مدل سازی ها تحت حالاتی که در آن، سد بدون حائل و دارای حائل آسفالتی متصل به سطح بدنه ی پایین دست صورت پذیرفته است. به منظور امکان بررسی اثرات حائل نگهدارنده در فصل مشترک سد و آسفالت، سطح تماسی با استفاده از المان های درز با ضخامت صفر تعریف شده است. نتایج آنالیزها تصدیق می کند که حائل آسفالتی می تواند پایداری لرزه ای سد وزنی را در مقابله با نیروهای هیدرودینامیکی بهبود بخشد به گونه ای که تاثیر قابل توجه حائل آسفالتی بر توزیع مطلوب تنش ها در کل بدنه سد و نیز ممانعت از ایجاد تمرکز تنش و کاهش ترک خوردگی در قسمت شکستگی بدنه بالادست در نزدیکی تاج سد مشاهده می گردد و ترک خوردگی ها تنها در مقطع سطح مشترک سد و فونداسیون توسعه می یابند و ترک خوردگی در حال پیشروی در قسمت شکستگی شیب پایین دست به سمت بالادست بدنه سد مشاهده نگشته که به تبع آن، منتج به خرابی کل سد نمی گردد.کلید واژگان: بهسازی لرزه ای, تحلیل غیرخطی, ترک پخشی, حائل نگهدارنده آسفالتی, سد بتنی وزنیIn the present study, seismic analysis of concrete gravity dams strengthened by asphalt buttressing is presented for improving the seismic behavior of the Koyna dam in India subjected to Koyna ground motion. Fluid-Structure interaction is modeled including water compressibility and reservoir bottom absorption. The foundation is considered as rigid. A three-dimensional fixed smeared crack model is used to consider the nonlinear behavior of mass concrete. The analysis is carried out in the time domain by Newmark time integration scheme. Linear and nonlinear behavior of dam models subjected to horizontal and vertical components of selected record have been analysed. In order to investigate the effects of asphalt buttressing on the interface of dam and asphalt, the contact surface is defined using joint elements with a thickness of zero. The results of the analyzes confirm that the asphalt buttressing can improve the stability of the dam due to the pressure applied to the dam in counteracting the hydrostatic and hydrodynamic forces, Also the significant effect of asphalt Buttressing on the optimal distribution of stresses in the entire body of the dam as well as the prevention of stress concentration and reduction of fracture in the upper body near the dam crest show so that the crack at the lower section of the dam and at the interface of the dam and foundation is partially developed with a slower rate, and the cracking at the upper part near the crown of the dam does not spread to the upstream body of the dam and does not cause a total failure. Overall, it can be said that asphalt buttressing can improve the seismic stability of gravity dams by exerting pressure on the dam in opposition to hydrostatic and hydrodynamic loads.Keywords: Asphalt Buttressing, Concrete gravity dam, Nonlinear analysis, Seismic Rehabilitation, Smeared Crack
-
مسئله ی اندرکنش سد و مخزن به عنوان یکی از مباحث مهم در مبحث طراحی سدهای بتنی، افزایش نیروی هیدرودینامیکی وارده بر سد در هنگام زلزله و درنتیجه، افزایش تنش های وارده بر سد را به دنبال دارد. در نوشتار حاضر سعی شده است علاوه بر به کارگیری ماهیچه ی بتنی از میراگر لاستیکی نیز به منظور کاهش تنش ها از طریق میرایی فشار هیدرودینامیکی وارده بر سد استفاده شود. به منظور دستیابی به ارتفاع بهینه ی میراگر لاستیکی نیز از تحلیل احتمالاتی مونت کارلو استفاده شده است که در آن ارتفاع میراگر لاستیکی به عنوان متغیر ورودی و پاسخ های لرزه یی وارده بر سد، به عنوان متغیرهای خروجی انتخاب شده اند. نتایج حاصل از پژوهش، تاثیر قابل توجه میراگر لاستیکی را نسبت به ماهیچه ی بتنی در کاهش تنش های وارده بر سد نشان می دهد. علاوه بر این، با توجه به نتایج حاصل از تحلیل احتمالاتی می توان ارتفاع بهینه ی میراگر لاستیکی را انتخاب کرد. نتایج حاصل از تحلیل احتمالاتی نشان می دهد که ارتفاع بهینه ی میراگر لاستیکی به لحاظ عملکرد در حدود 0٫6 تا 0٫7 ارتفاع مخزن است.
کلید واژگان: سد بتنی وزنی, اندرکنش, میراگر لاستیکی, مونت کارلو, بهسازی لرزه ییIn designing engineering systems, achieving the desired goals with low cost is the ultimate aim. Therefore, minimizing cost and optimizing engineering designs have been considered in the engineering sciences for a long time. The optimization process is important in building concrete dams due to the large volume of concrete used in the dam body. Much of the dynamic force acting on the dam caused by the hydrodynamic force is generated through the interaction between the dam and reservoir, which increases the amount of seismic responses of the dam. Therefore, hydrodynamic dampers with different materials were used
for the upstream of the dam body to reduce the effect of the dam and reservoir interaction on seismic response. The use of hydrodynamic dampers, in addition to reducing the hydrodynamic pressure against the dam, the economic aspect of the design is also less expensive than other designs. In this paper, in order to increase the efficiency of hydrodynamic dampers, the optimized dimensions through Monte Carlo probability analysis as a modern method of optimizing structures, were studied. ANSYS software that is based on finite element method is used for modeling and analysis. Flexibility of foundation is considered in modeling and Sommerfeld boundary condition is used for far field reservoir boundary. The water is taken as an inviscid, compressible and irrotational fluid with small displacements. According to governing equations and geometrical shape of dam, the problem is considered two-dimensional, and seismic analysis is performed by using Newmark time integration scheme. The pine flat dams in California are selected as a case study, and EL Centro, San Fernando, and North Ridge earthquakes is applied for the model. According to the obtained results of the probabilistic analysis model, which shows the sensitivity of the dam seismic responses to the rubber damper dimensions, a suitable range of the rubber damper dimensions to the safe and optimum design has been proposed.Keywords: Concrete Gravity Dam, Interaction, Monte Carlo, Optimization -
ساختمان های بتن مسلح قدیمی که قبل از دهه 1970 ساخته شده اند، غالبا بر مبنای بارهای ثقلی طراحی شده اند و فاقد جزئیات لرزه ای هستند. در این ساختمان ها معمولا اصل ستون قوی-تیر ضعیف رعایت نشده است و به سبب احتمال وقوع طبقه نرم، در مقابل بارهای لرزه ای آسیب پذیر می باشند. بر این اساس مقاوم سازی خمشی ستون ها به عنوان یکی از اولویت های بهسازی لرزه ای این ساختمان ها مطرح است. در این پژوهش مقاوم سازی خمشی ستون های بتن مسلح قدیمی با میلگردهای ساده فاقد جزئیات لرزه ای به روش تسلیح گذاری در نزدیک سطح (NSM) به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. شش نمونه ستون با مقیاس نیم شامل دو نمونه کنترلی و چهار نمونه تقویت شده به روش NSM با میلگردهای GFRP و فولادی تحت اثر بار محوری ثابت و بار جانبی افزاینده آزمایش شدند و اثر روش مقاوم سازی و مصالح تقویتی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت خمشی و ظرفیت استهلاک انرژی ستون های تقویت شده با میلگردهای GFRP نسبت به ستون های کنترلی متناظر به طور متوسط به ترتیب 62% و 46% افزایش پیدا کرد، ولی میرایی هیسترزیس معادل این ستون ها افزایش چندانی نداشت. همچنین مقاومت خمشی، ظرفیت استهلاک انرژی و میرایی هیسترزیس معادل ستون های تقویت شده با میلگردهای فولادی نسبت به ستون های کنترلی متناظر به طور متوسط به ترتیب 86%، 197% و 104% افزایش یافت. نتایج نشان می دهد که روش NSM به طور قابل ملاحظه ای باعث افزایش مقاومت خمشی و بهبود پارامترهای لرزه ای ستون ها می گردد، به خصوص اگر از میلگرد فولادی به عنوان تسلیح تقویتی استفاده شود.کلید واژگان: ستون بتن مسلح قدیمی, میلگرد ساده, تسلیح گذاری در نزدیک سطح, تقویت خمشی, بهسازی لرزه ایThe old-type RC buildings constructed before 1970s are mostly designed according to gravity loads and lack seismic detailing. In these buildings, the strong column-weak beam concept is not usually observed, and due to the probability of soft-storey event, they are vulnerable to seismic loads. Therefore, the flexural strengthening of the columns is proposed as one of the top priorities in seismic retrofitting of these buildings. This paper experimentally studies the flexural strengthening of old-type RC columns with near surface mounted (NSM) technique. Six half-scale columns, including two control columns and four columns strengthened via NSM method with GFRP and steel bars, were tested under constant axial load and increasing lateral load; the effect of strengthening method and materials were also investigated. The mean flexural strength and energy dissipation capacity of the strengthened columns with GFRP bars increased respectively by 62% and 46% compared to corresponding control columns; but the equivalent hysteresis damping of these columns did not have a substantial increase. In addition, the mean flexural strength, energy dissipation capacity, and equivalent hysteresis damping of the strengthened columns with steel bars increased respectively by 86%, 197%, and 104% compared to the corresponding control columns. The results indicate that NSM technique remarkably increases the flexural strength and improves the seismic parameters of columns, especially when steel bar are used as NSM reinforcement.Keywords: Old-type reinforced concrete column, plain bar, near surface mounted (NSM), flexural strengthening, seismic retrofitting
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و هفتم شماره 4 (پیاپی 89، زمستان 1396)، صص 85 -96در این پژوهش دو قاب 5 و 15 طبقه که با استاندارهای قبل از سال 1970 میلادی طراحی شده اند مورد بررسی قرار گرفتند و با استفاده از مهاربند واگرای Y معکوس بهسازی لرزه ای گردیدند. سپس عوامل موثر در ضریب رفتار در این قاب ها قبل و بعد از بهسازی بررسی شدند. ضریب رفتار به پارامترهای مختلفی نظیر زمان تناوب، شکل پذیری و ضریب مقاومت افزون سازه بستگی دارد. از طرفی استفاده از تیر پیوند برشی قائم به عنوان شیوه ای برای بهسازی سازه های بتن مسلح می تواند علاوه بر استهلاک انرژی بر روی عوامل موثر در ضریب رفتار تاثیر بگذارد. نتایج نشان داد که این شیوه بهسازی به طور محسوسی بر روی این عوامل تاثیر می گذارد. پس از تحلیل استاتیکی غیرخطی، ضریب رفتار این گونه سازه ها بین 5/7 تا 8 به دست آمد. سپس این قاب ها با تیر پیوند برشی با طول های متفاوت (25 تا 35 سانتی متر برای قاب 5 طبقه و 30 تا 65 سانتی متر برای قاب 15 طبقه) دوباره مدل گردیدند و تحلیل تاریخچه زمانی به کمک شش شتاب نگاشت انجام شد و یک مدل نیز جهت مقایسه با مهاربند ضربدری ساخته شد. نتیجه تحلیل این بود که استفاده از این سیستم باعث کاهش برش پایه و لنگر ستون ها می گردد، ولی شتاب بام و نیروی محوری ستون ها را افزایش می دهد.کلید واژگان: ضریب رفتار, ضریب مقاومت افزون, تیر پیوند برشی قائم, بهسازی لرزه ایJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:47 Issue: 4, 2018, PP 85 -96Existing reinforced concrete (RC) frame buildings with non-ductile detailing represent a considerable hazard during earthquakes. These types of buildings suffered severe damages and were responsible for most of the loss of life during the major seismic events. Among seismic performance upgrading methods, several options are normally available, and one of them is to employ energy dissipation devices (Aniello, 2007). Energy input by a strong earthquake is expected to be greatly dissipated by these devices, (Ghobarah, 2001) and if they are damaged, the rehabilitation is quite easy after the earthquake since these devices are designed to be replaceable (Ramadan, 1995). In particular, this paper focuses on removable steel eccentric bracing systems (EBs).Keywords: Response modification factor, Overstrength factor, Vertical shear link, Seismic rehabilitation
-
تجربه زلزله های گذشته نشان داده است که اغلب سازه های بتن آرمه با سیستم قاب خمشی تحت زلزله خسارات جدی دیده است. همچنین ساختمان های بتن آرمه موجود که مطابق با ویرایش های قبلی آئین نامه های لرزه ای طراحی شده اند، از نظر دستورالعمل بهسازی لرزه ای و آئین نامه های طراحی لرزه ای معتبر کنونی، مقاوم نیستند. سختی و مقاومت کمتر قاب خمشی در مقایسه با سیستم های مهاربندی، دیوار برشی و دوگانه ایجاب می کندکه افزایش مقاومت و سختی سازه به عنوان راهبرد فنی بهسازی با راهکار اضافه کردن مهاربندفولادی با توجه به ملاحظات اقتصادی، اجرایی وراهبرد مدیریتی استفاده از ساختمان در حین بهسازی، جهت ارتقای عملکرد و تامین سطح عملکرد مورد نظر انتخاب شود. مهاربندهای فولادی به صورت های داخلی، خارجی و بزرگ مقیاس خارجی که در ساختمان های بلند نیز کاربرد زیادی دارد، مورد توجه محققین قرارگرفته است. در این تحقیق رفتار غیرخطی سازه های بتن آرمه بهسازی شده با مهاربندهای فولادی به صورت های داخلی، خارجی وبزرگ مقیاس باتعداد طبقات12،8،4و15 طبقه (نمونه ی ساختمان های کوتاه، متوسط و بلند مرتبه) از طریق تحلیل بارافزون مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده ی افزایش قابل ملاحظه ی سختی، جذب برش و شکل پذیری سازه بتن آرمه بهسازی شده با مهاربندهای بزرگ مقیاس نسبت به سازه های بتن آرمه بهسازی شده با مهاربندهای داخلی وخارجی بوده و تغییرمکان نسبی کمتری دارد.کلید واژگان: بتن آرمه, مهاربند فولادی بزرگ مقیاس, تحلیل بارافزون, بهسازی لرزه ایAssesment and seismic rehabilitation of reinforced concrete building with large-scale external braceThe experience of past earthquakes has shown that most reinforced concrete structures have been damaged by earthquake-bending frame systems. Also, existing reinforced concrete structures that are designed in accordance with previous editions of seismic regulations are not retrofit in terms of seismic improvement instructions and current valid seismic design codes. Stiffness and less strength of the flexural frame compared to the bracing, shear wall and dual systems require that the increase of the strength and stiffness of the structure as a rehabilitation technical strategy with the strategy of adding steel bracing to the economic, administrative and administrative aspects of the use of the building during the upgrade. To improve the performance and to provide the desired performance level. Steel braces for internal, external and large scale external applications that are used extensively in high-rise buildings are of interest to researchers. In this research, the nonlinear behavior of reinforced concrete structures rehabilitated with steel braces in the form of internal, external and large scale with a number of floors of 4,8,12 and 15 floors (samples of short, medium and high rise buildings) through the pushover analysis has been studied. The results show a significant increase in the stiffness, absorption of the shear and ductility of reinforced concrete structures rehabilitated with large-scale bracing compared to reinforced concrete structures rehabilitated with internal and external braces and less relative displacement.Keywords: Reinforced Concrete, Large-Scale Steel Bracing, Pushover Analysis, Seismic Rehabilitation
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و چهارم شماره 4 (پیاپی 77، زمستان 1393)، صص 93 -98در این مقاله، بهسازی لرزه ای ساختمان های فولادی قاب خمشی معمولی طراحی شده با آیین نامه 2800 ایران مورد بررسی قرار می گیرد. این کار از طریق طراحی چندین نمونه و کنترل قاب بحرانی آن ها بر اساس روش های مختلف دستورالعمل بهسازی لرزه ای (استاتیکی غیر خطی، دینامیکی خطی طیفی و تاریخچه زمانی) تحت بهسازی مبنا انجام می شود. در ادامه، اعضای پذیرش نشده با مقاطع بالاتر مورد پذیرش، جایگزین شده و درصد افزایش وزن سازه های بهسازی شده به دست می آید. طبق نتایج این پژوهش در کنترل و بهسازی ساختمان های تا 6 طبقه، روش استاتیکی غیر خطی مناسب تر از روش دینامیکی خطی است. اما در ساختمان های بالای 6 طبقه توجه به روش های دینامیکی ضروری است. با این وجود، هر روشی برای بهسازی اتخاذ شود، درصد اضافه وزن سازه های بهسازی شده (در این تحقیق) حداکثر به 14% می رسد.
کلید واژگان: بهسازی لرزه ای, مقاوم سازی, قاب خمشی فولادیJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:44 Issue: 4, 2015, PP 93 -98IntroductionThe seismic rehabilitation of exsisting buildings is a key issue in seismic zones. In fact, moderate to strong earthquakes are threatening the lives of many people and inflict severe damages on structures and infrastructures, so that they put a stop to daily life and cause the economy suffer from downturn in regional scale [1, 2]. Hence, extensive researches on the evaluation of seismic performance of the steel moment frames have been carried out in recent years [3]. Ghodrati et al. studied ordinary steel moment frame buildings designed by Code 2800 (second edition) [4] based on the Seismic Retrofitting Provisions [5] and came to the conclusion that buildings with moderate-to-high hieghts need retrofitting in the base upgrading level when using nonlinear static method to control [6, 7]. They also concluded that all buildings do not satisfy the base upgrading level when the spectral dynamic method is employed to control the accuracy of the design. In this study, it is intended to investigate and employ the most appropriate method in order to rehabilitate steel buildings in a way that not only it shows the real performance of the structure, but also it has the lowest cost.Methodology2.1. Studied models The plan for designated sample buildings is a 15*15m square with frames that are 5 meters away from each other. The studied buildings were selected in four types concerning the height: two, four, six and eight-story in which the height of each story was 3m. The buildings were assumed residential types with intermediate importance in the south of Tehran. The ground type was selected IV. In all buildings, the resistant system against the lateral loads in both directions has been steel ordinary moment frame. In order to bear the gravity load of stories, the oneway slab system (rib and block) has been used in ceiling. The connections are assumed to be rigid. Due to the type of selected plan and the direction of ribs, all of the frames in buildings have almost similar situations, and the required conclusions for the whole building can be reached through studying one frame. In all of these buildings, the frame being studied is the frame of axis-2 (a middle frame) that has more critical state due to the loading, especially in the columns. Fig. 1 shows the plan of buildings under the consideration and the frame being studied.Results And DiscussionPrevious researches showed that ordinary steel moment frame buildings which have been designed according to the Code 2800 (2nd edition), in controlling through the some methods of Seismic Retrofitting Provisions were not accepted and they need to be improved [6, 7]. In the present study, it is intended to investigate and identify the most appropriate method in order to rehabilitate such buildings in a way that it shows the real performance of the structure, meanwhile, it has the lowest cost. To this end, after rehabilitating of the members using different analyses in Seismic Retrofitting Provisions, the weights of structures and new members are calculated and compared with their previous weights, and overweight percentage, due to rehabilitating, is obtained. Fig. 2 shows the overweight percentage diagram of rehabilitated buildings in different methods.Keywords: Seismic retrofitting, Strengthening, Steel moment resisting frame -
هدف این پژوهش، بررسی نقش میراگرهای اصطکاکی پال در کاهش پاسخ سازه در مقابل زلزله است. به این منظور سه 8 و 10 طبقه، بر اساس آیین نامه های ایران به صورت قاب خمشی بتن مسلح با شکل پذیری متوسط طراحی شده اند. ، قاب بتنی 5 نسخه 14 بر روی آن صورت گرفت تا نقطه عملکرد سازه بر اساس SAP سپس آنالیز استاتیکی غیرخطی با استفاده از نرم افزار 2000 روش طیف ظرفیت به دست آید، و قاب ها با افزودن مهار بندهای زوج ناودانی در دهانه وسط تقویت شده و تحت آنالیز پوش آور قرار گرفتند. با محاسبه ی سطح عملکرد و عدم ارضای شرط حفظ ایمنی جانی ساکنین در هنگام زلزله سطح خطر- 1، قاب خمشی 75 % و 100 % وزن، %50، %25، %10، % بتن مسلح و مهاربند هم محور آن، به میراگر اصطکاکی مجهز شدند و با بار های لغزش 1 ساختمان، تحت آنالیز پوش آور قرار گرفتند و سطح عملکرد آنها ارزیابی شد. ارزیابی ها نشان داد که بار لغزش بهینه برای میراگرها به تعداد طبقات ساختمان بستگی دارد و در بار لغزش بهینه سطح عملکرد سازه بهبود پیدا می کند.
کلید واژگان: بهسازی لرزه ای, سطح عملکرد, تحلیل استاتیکی غیر خطی, تحلیل دینامیکی غیر خطی, میراگر اصطکاکیAbstract: Considering the seismicity of most of the areas in Iran, it is inevitable to confront the earthquake because of its major property and life damages. Therefore researchers put a great effort on designing and strengthening against earthquake. The researches conducted so far for improving the reinforced concrete structures using different types of steel braces and analytical studies and widespread experiments has been done for confronting destructive effects of earthquake on structures, results show the proper effectiveness of different mechanisms of inactive seismic control of structures as an efficient option for confronting the earthquake forces. Of different control methods, using friction damper could be counted as one of the best methods for improving the seismic behavior of current structures, as it uses a simple mechanism and doesn’t need specific materials or technology. By using friction dampers both the rigidity and the structure’s hysteresis energy loss ability is increased. These dampers by their inelastic behavior in different points of the structure cause the loss of incoming energy of earthquake. Also in high importance structures, by selecting the proper design parameters, it is possible to prevent the main structural members to enter the inelastic behavior limit which causes local damages to some parts of them or minimize that. This system was first introduced by Pall and March in 1982. The mechanism of this system is creating slippage friction surfaces at the intersection of braces. For building frames, these dampers could be used in crossed tension bracing, single diagonal bracing and Chevron bracing. The first model of pall friction damper was tested in chevron bracing against earthquake in Eaton Building in Canada. The purpose of this study is to investigate the role of Pall friction dampers in reducing structural response during the earthquake. Therefore, modeling of the damper is based on the model used by the Pall Corporation in Eaton Building. The functioning of this damper is by generating friction under lateral shear force which causes the movement of the damper and generation of slippage in it. Therefore, three concrete moment frames with 5, 8 and 10 stories, have been designed according to the Iranian National Codes. Using SAP2000, v14, several static nonlinear analyses were done to get the performance point of frames on the basis of the capacity spectrum method. Adding chevron braces to the mid span, the target displacement of frames were determined. Considering the fact that none of the braced moment frames satisfied the Life Safety criteria under Design Based Earthquake, Pall friction dampers have been added to the frames and static nonlinear analysis were done by several slip loads such as 1%, 10%, 25%, 50%, 75% and 100% of frame weights. Evaluation showed that in optimum slip Load, the performance level of the frames improves.Keywords: Seismic Retrofitting, Performance level, Static Nonlinear Analysis, Dynamic Nonlinear Analysis, Friction Damper
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.