ارزیابی لرزه‌ای قاب های خمشی بتن‌آرمه‌ تقویت شده با مهاربندهای فولادی همگرا و واگرا به کمک تحلیل دینامیکی فزاینده و پوش‌اور در حوزه نزدیک گسل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد

2 عضو هیات علمی دانشگاه سمنان

3 دانشجوی دکتری سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

بررسی تاریخچه زلزله‌های اخیر کشور نشان می‌دهد که تقریبا هر 10 سال یک زلزله مخرب باعث تخریب ساختمان‌ها و خسارت‌های جانی و مالی گستردهای شده است. مقاوم‌سازی لرزهای، افزودن اعضای جدید به سازه‌های موجود در نواحی لرزه‌خیز می‌باشد که به موجب آن، مقاومت سازه در برابر زمین‌لرزه، افزایش خواهد یافت. یکی از روش‌های مقاوم‌سازی قاب‌های خمشی بتن‌آرمه، استفاده از مهاربندهای فولادی است. در این تحقیق عملکرد لرزهای سیستم دوگانه قاب خمشی بتنی که به کمک دو نوع مهاربند فولادی همگرا CBF ) ) و واگرا EBF ) ) تقویت شدند، تحت هفت رکورد زلزله نزدیک گسل با شدت‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور دو قاب ده طبقه بتنی با پنج دهانه بر اساس روش آیین‎نامه‌ای طراحی شده و تحت تحلیل دینامیکی فزاینده قرار گرفتند. جانمایی مهاربندها در دهانه‌های اول و پنجم می‌باشد. نتایج حاکی از آن است که تقویت قاب بتنی با استفاده از مهاربند CBF و EBF ،ظرفیت تسلیم قاب را به ترتیب 2/3 و 2 برابر افزایش می‌دهد. استفاده از مهاربند EBF در قاب بتنی تا 7 برابر از میزان برش پایه وارد بر ساختمان نسبت به قاب CBF می‌کاهد. با تقریب مناسبی، تغییرمکان بام در قاب EBF در حوزه نزدیک گسل، کمتر از قاب CBF می‌باشد. همچنین رفتار نرم‌تر قاب EBF در برابر رکوردهای زلزله، باعث بالا رفتن ایمنی و سطح عملکرد قاب خمشی بتنی در سطح ایمنی جانی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic evaluation of reinforced concrete moment frames retrofitted with steel braces using IDA and Pushover methods in the near-fault field

نویسندگان [English]

  • Ali Kheyroddin 1
  • majid gholhaki 2
  • ghasem pachideh 3
1 استاد دانشگاه سمنان
3 Phd Candidate, civil faculty, semnan university
چکیده [English]

One of the methods for seismic retrofitting in reinforced concrete structures is the use of steel braces. In this paper, the effect of concentric and eccentric bracing systems on the seismic performance of dual reinforced concrete building systems was investigated under seven near-fault earthquake records. Following this, two reinforced concrete frames with 10-story and five spans were designed and analyzed using the incremental dynamical analysis (IDA) method, where the braces were placed in the 1st and 5th spans. The results indicated that the bearing capacity of the reinforced concrete frame by using CBF and EBF braces increases up to 2.3 and 2 times, respectively. The use of EBF brace in a reinforced concrete frame reduces the amount of the base shear applied to the structure up to 7 times compared with the CBF frame. Approximately, the displacement of the roof in the EBF frame is less than the CBF frame. Furthermore, the ductility of the EBF frame against earthquake records causes an increase in the performance level of structure to the immediate occupancy (IO).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete
  • CBF and EBF
  • Seismic retrofitting
  • IDA
  • near-fault
[1]  Kheyroddin, A., “Investigating and studying the nonlinear behavior of reinforced reinforced concrete flexural frameworks using steel braces”, International Journal of Engineering, Iran University of Science & Technology, 2008, 19(2), 25-35.
[2]  Goel, S. C., Lee, H. S., “Seismic Sterngthening of Structures By Ductil Steel Bracing System”, Proceeding of Fourth U.S. National Conference on Earthquake Engineering, Canada, 1992, 3.
[3]   Nateghi, A., “Seismic Strengthening of Eight – Story R.C. Apartement Building Using Steel Brace”, Engineering Structures, 1995, 17(6), 455-461.
[4]  Maheri, M. R., Sahebi, A., “Experimental Investigations of Steel Braced Reinforced Concrete Frames”, Proceeding of the Second International Conference on Seismology and Earthquake Engineering, Tehran Islamic Repoblic of IRAN, 1995, 1, 775- 784.
[5]  Youssef, M. A., Ghaffarzadeh, H., Nehdi, M., “Seismic Performance of RC Frames with Concentric Internal Steel Bracing”, Engineering Structures, 2006, 29(7), 1561-1568.
[6]  Haji Ghaffari, H., “Interaction of steel frames and braces in reinforced concrete structures to withstand lateral forces”, 5th Civil Engineering Conference of Sharif University of Technology, Tehran, 1997, 228238.
[7]  Kheyroddin, A., Shamkhali Moghaddam,  A.,“Investigation of eccentric bracing behavior in existing reinforced concrete frames”, Second International Conference on Tall Buildings, Iran University of Science and Technology, 2001, 143-152.
[8]  Maheri, M. R., Hadijpour, A., “Experimental investigation and design of steel brace connection to RC frame”, Engineering structures, 2003, 25(13), 1707-1714.
[9]   Massumi, A., Tasnimi, A. A., “strengthening of low ductile reinforced concrete frames using steel X-bracings with different details”, The 14th world conference on earthquake engineering, china, 2008, 12-17.
[10]   Godinez-Dominguez, E. A., Tena-Colunga, A., Nonlinear behavior of code-designed reinforced concrete concentric braced frames under lateral loading, Engineering Structures, 2010, 32(4), 944-963.
[11]   Malekpour, S., Ghaffarzadeh, H., Dashti, F., “Direct displacement-based design of steel-braced reinforced concrete frames”,The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2013, 22(18), 1422-1438.
[12]   Akbari, R., Maheri, M. R., “Analytical investigation of response modification (behaviour) factor, R, for reinforced concrete frames rehabilitated by steel chevron bracing”,Structure and Infrastructure Engineering, 2011, 9(6), 507-515.
[13]   Maheri, M. R., Akbari, R., “Seismic behaviour factor, R, for steel X-braced and knee-braced RC buildings”, Engineering Structures, 2003, 25(12), 1505-1513.
[14]   Massumi, A., Absalan, M., “Interaction between bracing system and moment resisting frame in braced RC frames”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2013, 13(2), 260-268.
[15]   Eskandari, R., Vafaei, D., Shahrabadi, H., “Seismic Performance of Reinforced Concrete Braced Frames under Far- and Near-Fault Earthquakes”, concrete research, 2016, 9(2), 79-95.
[16]   Kheyroddin, A., Sepahrad, R., Kafi, M. A., “Investigation of laboratory behavior of reinforced concrete frames with cross-linked braces Steel”, 4th International Congress on Civil Engineering, Architecture and Urban Development, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran, 2016, 1-14.
[17]   Mazzoni, S., OpenSees Command Language Manual, College of Engineering, University of California, Berkeley, 2007.
[18]   Mander, J., Priestley, M., Park, R., “Theoretical Stress‐Strain Model for Confined Concrete”, Journal of Structural Engineering, 1988, 114(8), 1804-1826.
[19]   Rahayi, A., Nemati, S., “Performance Evaluation and Reinforcement Methods for Concrete Structures”, Fadak Isatiz Printing, Tehran, 2004.