بررسی رفتار سیستم قاب ستون پیوند شده فولادی جهت تقویت قاب‌های بتن‌آرمه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی عمران، آموزشکده فنی سمنان، دانشگاه فنی و حرفه‌ای استان سمنان، ایران.

چکیده

یکی از جدیدترین زمینه‌های مطالعات در حوزه مهندسی سازه و زلزله، دستیابی به سیستم‌های سازه‌ای است که پس از وقوع زلزله، به‌سرعت به وضعیت پیش از زلزله و خدمت‌رسانی بازگردد. سیستم قاب ستون پیوند شده فولادی (LCF) یکی از جدیدترین این سیستم‌ها است که با داشتن اعضای تیر پیوند قابل تعویض به‌عنوان عضو فیوز هنگام زلزله از سیستم باربر قائم محافظت می‌کند. پایین بودن زمان، هزینه و سهولت تعمیر در این سیستم‌ها، سبب بازگشت سریع ساختمان به خدمت‌رسانی خواهد شد. در این سیستم، تیرهای پیوند قابل‌تعویض به‌کار رفته، در ابتدا سختی اولیه سیستم را تأمین می‌کنند و سپس با استهلاک انرژی ناشی از تسلیم، رفتار غیرخطی نرم و شکل‌پذیری از خود به نمایش می­گذارند. در این تحقیق، به بررسی رفتار سیستم قاب ستون پیوند شده فولادی برای تقویت قاب­های بتن­آرمه در دو ساختمان پنج و ده طبقه پرداخته ‌شده است. براساس نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی، از دو سازه بتن‌آرمه پنج و ده طبقه تقویت‌شده با سیستم LCF، میزان ظرفیت باربری و قابلیت استهلاک انرژی نسبت به سازه بدون تقویت به‌طور میانگین در حدود 1/3 برابر افزایش می‌یابد؛ به‌طوری‌که مفاصل پلاستیک ابتدا در قاب­های فولادی (LC) تشکیل می­شوند و سازه بتن­آرمه در حالت الاستیک باقی می­ماند. همچنین حداکثر و حداقل مقدار درصد جذب برش برای قاب‌های LC به‌طور متوسط به‌ترتیب در طبقات پایین در حدود 80 درصد و در طبقات بالا در حدود 13 درصد از نیروی زلزله را جذب می­کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the behavior of the linked column frame system for retrofitting of the RC frames

نویسنده [English]

  • Alireza Ezoddin
Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Semnan, Semnan Branch, Technical and Vocational University (TVU), Semnan, Iran.
چکیده [English]

One of the newest fields of study in the field of structural and earthquake engineering is the achievement of structural systems that quickly return to their pre-earthquake state and service after an earthquake. One of the newest of these systems is the Linked Column Frame (LCF) system, which protects the vertical load-bearing system during earthquakes by having the replaceable link beam members as a fuse member. The relative low cost and easy repair process in these systems lead to the rapid return to occupancy after an earthquake. In this system, the replaceable link beams used initially provide the initial rigidity of the system and then exhibit soft nonlinear behavior and ductility with energy dissipation resulting from the yield. In this paper, the behavior of the linked column frame system for retrofitting of the RC frames in two structures of 5- and 10-storeys were investigated. Based on the results of the nonlinear static analysis of the two 5- and 10-storey reinforced concrete structures retrofitted with LCF system, the amount of bearing capacity and the energy dissipation capacity of the structure retrofitted increased by an average of 3.1 times compared to the structures without retrofitting. The plastic hinges were first formed in steel frames (LC frames) and the RC structure remained in an elastic state. Furthermore, the maximum and minimum shear absorption of seismic force percentage of the LC frames were approximately 80% and 13% in the lower and upper storeys, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Linked Column Frame System
  • Link beam
  • Retrofitting
  • plastic hinges formation
  • Shear Absorption Percentage

مراجع

[1] Applied technology council. (1996). Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings. http://tanbakoochi.com/File/www.tanbakoochi.com-ATC40.pdf
[2] Civil, A. S. O. (2000). Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings. https://www.nehrp.gov/pdf/fema356.pdf
[3] Thermou, G. E., & Hajirasouliha, I. (2018). Compressive behaviour of concrete columns confined with steel-reinforced grout jackets. Composites Part B: Engineering, 138, 222-231. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.11.041
[4] Anagnostou, E., Rousakis, T. C., & Karabinis, A. I. (2019). Seismic retrofitting of damaged RC columns with lap-spliced bars using FRP sheets. Composites Part B: Engineering, 166, 598-612. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.02.018
[5] Binici, B., & Mosalam, K. M. (2007). Analysis of reinforced concrete columns retrofitted with fiber reinforced polymer lamina. Composites Part B: Engineering, 38(2), 265-276. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.01.006
[6] Di Luccio, G., Michel, L., Ferrier, E., & Martinelli, E. (2017). Seismic retrofitting of RC walls externally strengthened by flax–FRP strips. Composites Part B: Engineering, 127, 133-149. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.06.017
[7] Rad, M., Pampanin, S., & Rodgers, G. (2019, April 4-6). Displacement-based retrofit of existing reinforced concrete frames using alternative steel brace systems. 11th Pacific Conference on Earthquake Engineering., Auckland, New Zealand. https://ir.canterbury.ac.nz/handle/10092/16990
[8] Bypour, M., Gholhaki, M., Kioumarsi, M., & Kioumarsi, B. (2019). Nonlinear analysis to investigate effect of connection type on behavior of steel plate shear wall in RC frame. Engineering Structures, 179, 611-624. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2 018.11.010
[9] Choi, I.-R., & Park, H.-G. (2011). Cyclic Loading Test for Reinforced Concrete Frame with Thin Steel Infill Plate. Journal of Structural Engineering, 137(6), 654-664. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000317
[10] Dong, Y.-R., Xu, Z.-D., Li, Q.-Q., Xu, Y.-S., & Chen, Z.-H. (2019). Seismic behavior and damage evolution for retrofitted RC frames using haunch viscoelastic damping braces. Engineering Structures, 199(8), 109583. https://doi.org/10.1016/j. engstruct.2019.109583
[11] Ezoddin, A., Kheyroddin, A., & Gholhaki, m. (2021). Determination of Response Modification Factor of the RC frame retrofitted with the linked column frame system. Journal of Structural and Construction Engineering, 8(Special Issue 1). https://doi.org/10.22065/jsce.2019.183337.1848
[12] Dusicka, P., & Lewis, G. (2010, July 25-29). Investigation of replaceable sacrificial steel links. Proceedings of the 9th US National and 10th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Toronto, Ontario, Canada. https://www.caee.ca/10CCEE pdf/2010EQConf-001659.pdf
[13] Nader, M., & Maroney, B. (2013). Seismic design of the self anchored suspension bridge: San Francisco Oakland Bay Bridge. In Research and Applications in Structural Engineering, Mechanics and Computation. https://www.taylorfrancis.co m/chapters/edit/10.1201/b15963-55/seismic-design-self-anchored-suspension-brid ge-san-francisco-oakland-bay-bridge-nader-maroney
[14] Roeder, C. W., & Popov, E. P. (1977). Inelastic behavior of eccentrically braced steel frames under cyclic loadings. nehrp. https://nehrpsearch.nist.gov/static/files/NSF/P B275526.pdf
[15] Mamoru, I., Takashi, Kato., & Akira, Wada. (2000). Buckling-restrained braces as hysteretic damper. In Behaviour of Steel Structures in Seismic Areas https://www.t aylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781003211198-6/buckling-restrained-bra ces-hysteretic-dampers-mamoru-iwata-takashi-kato-akira-wada
[16] Ezoddin, A., kheyroddin, A., & Gholhaki, M. (2020). Investigation of the Effects of Link Beam Length on the RC Frame Retrofitted with the Linked Column Frame System. Civil Engineering Infrastructures Journal, 53(1), 137-159. https://doi.org/ 10.22059/ceij.2019.280596.1580
[17] Center, B. a. H. R. (2003). Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings (2800). https://www.gisoom.com/book/1273158/%DA%A9%D8%AA% D8%A7%D8%A8-Iranian-code-of-practice-for-seismic-resistant-design-of-buildin gs-to-eliminate-and-settles-down-any-kind-of-discrepancies/
[18] Computers and Structures, I. (2021). Software Products. Computers and Structures, Inc. https://www.csiamerica.com/products
[19] Bloem, D. L., & Delevante, O. L. (1970). Building Code Requirements for Reinforced Concrete. ACI Journal, 1, 77. https://www.concrete.org/publications/internationalc oncreteabstractsportal/m/details/id/15231
[20] Malley, J. O., Carter, C. J., & Saunders, C. M. (2000). Seismic Design Guidelines and Provisions for Steel-Framed Buildings: FEMA 267/267A and 1997 AISC Seismic Provisions. Earthquake Spectra, 16(1), 179-203. https://doi.org/10.1193/1.158609 0
[21] Construction, A. I. o. S. (2016). Seismic Provisions  for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 341-16). https://www.aisc.org/globalassets/aisc/publications/standard s/seismic-provisions-for-structural-steel-buildings-ansi-aisc-341-16.pdf
فصلنامه علمی کارافن
دوره 18، شماره 1 - شماره پیاپی 52
فنی و مهندسی
اردیبهشت 1400
صفحه 63-79

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری: 04 فروردین 1400
  • تاریخ پذیرش: 30 فروردین 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار