بررسی تحلیلی عملکرد لرزه‌ای دیوارهای مصالح بنایی غیر‌مسلح تقویت شده با استفاده از تسمه‌های فولادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، سمنان، شاهرود، ایران

چکیده

در زلزله‌های اخیر ساختمان‌های مصالح بنایی به دلیل وزن زیاد و شکل‌پذیری پایین و ضعف مقاومت برشی کم در برابر زلزله مقاوم نبوده است، و خسارات زیادی را تجربه کرده‌اند. بهسازی و مقاوم‌سازی سازه‌های مصالح بنایی غیر مسلح بحث جدی در ساخت و ساز شهری می‌باشد. دیوارهای مصالح بنایی در برابر زلزله کمبود مقاومت نداشته است و ضعف اساسی آنها در شکل‌پذیری است؛ زمانی که نسبت طول به ارتفاع دیوار افزایش می‌یابد، علاوه برکاهش مقاومت دیوار، شکل‌پذیری آن هم کاهش پیدا می‌کند. هدف از این تحقیق بررسی عملکرد لرزه‌ای دیوارهای مصالح بنایی با دو نسبت ارتفاع به طول0/5 و0/7 با مقیاس 1:2 است و مقاوم‌سازی دیوارهای مصالح بنایی با استفاده از چیدمان‌های مختلف تسمه‌های فولادی می‌باشد. ارزیابی تحلیلی رفتار لرزه‌ای دیوار مصالح بنایی تقویت شده با تسمه‌های فولادی، با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود ABAQUS انجام شده است. با روش FEMA356 نمودارهای نیرو-جابه‌جایی تمام نمونه‌ها دو خطی شده است و نتایج تحلیلی در غالب مقاومت نهایی، سختی مؤثر و شکل‌پذیری با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که بهترین حالت قرارگیری تسمه‌های فولادی با حالت ضربدری دو طرف دیوار بیشترین تأثیر را در بهبود مشخصات لرزه‌ای دیوار دارد. افزایش مقاومت نهایی 10 برابری و سختی مؤثر 2 برابری و شکل‌پذیری بیشتر نسبت به دیگر نمونه‌های تقویت شده با استفاده از تسمه‌های فولادی نسبت به نمونه شاهد را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analytical study of seismic performance of retrofitted unreinforced masonry walls using steel plates

نویسندگان [English]

  • Delaram Ostad 1
  • Jalil Shafaei 2
1 Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Faculty of Civil engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Semnan, Iran
چکیده [English]

In recent earthquakes, masonry structures experienced a lot of damage due to high weight and low ductility and low shear strength. Retrofitting of masonry wall is challenges in urban construction. The unreinforced masonry walls cannot resistant to the earthquake and their basic weakness is in ductility. The wall ductility is reduced when the aspect ratio of wall decrease in comparison to the wall strength. The purpose of this study is to investigate the seismic performance of unreinforced masonry walls with two aspect ratio of 0.5 and 0.7 with scale 1:2 and retrofitting of masonry walls using different layouts of steel ties. The analytical evaluation of seismic behavior of unreinforced masonry wall has been done using ABAQUS finite element software. The force-displacement curve of specimen was bilinearized FEMA356 method. Analytical results were compared in terms of ultimate strength, effective stiffness and ductility. The ultimate strength, effective stiffness and ductility of retrofitted specimens using steel tie increased in comparison to the referenced specimen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unreinforced Masonry Wall
  • Seismic Retrofit
  • seismic performance
  • Steel Tie
  • Finite element analysis
[1] K.A. Korkmaz, F. Demir, M. Sivri, Earthquake assessment of R/C structures with masonry infill walls, International journal of science & technology, 2(2) (2007) 155-164.
[2] P.J.B.B. Lourenço, Computational strategies for masonry structures,  (1997).
[3] B. Borah, V. Singhal, H.B. Kaushik, Sustainable housing using confined masonry buildings, SN Applied Sciences, 1(9) (2019) 983.
[4] ASCE/SEL41-06, Seismic rehabilition of existing buildings, American Socity of Civil Engineers, (2007).
[5] F. Prestandard, commentary for the seismic rehabilitation of buildings (FEMA356), Washington, DC: Federal Emergency Management Agency, 7 (2000).
[6] Publication360, Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, In Pershian,  (2013).
[7] A. Parghi, M.S. Alam, A review on the application of sprayed-FRP composites for strengthening of concrete and masonry structures in the construction sector, Composite Structures, 187 (2018) 518-534.
[8] A. Borri, M. Corradi, G. Castori, A. Molinari, Stainless steel strip–A proposed shear reinforcement for masonry wall panels, Construction and Building Materials, 211 (2019) 594-604.
[9] H. Sadek, S. Lissel, Seismic performance of masonry walls with GFRP and Geogrid Bed joint reinforcement, Construction and Building Materials, 41 (2013) 977989.
[10] B. Doran, N. Yuzer, S. Aktan, D. Oktay, S. Ulukaya, Numerical Modeling of Traditional Masonry Walls Strengthened with Grout Injection, International Journal of Architectural Heritage,  (2019) 1-16.
[11] M. Deng, Z. Dong, P. Ma, Cyclic loading tests of flexural-failure dominant URM walls strengthened with engineered cementitious composite, Engineering Structures, 194 (2019) 173-182.
[12] M. ElGawady, P. Lestuzzi, M. Badoux, Retrofitting of masonry walls using shotcrete, in:  2006 NZSEE Conference, Paper, 2006.
[13] S. Dadras Eslamlou, M. Masia, Y. Totoev, A. Page, Effect of retrofitting on the structural factors for seismic assessment of unreinforced masonry structures: a review, Australian Journal of Structural Engineering, 20(1) (2019) 26-53.
[14] A. Darbhanzi, M. Marefat, M. Khanmohammadi, Investigation of in-plane seismic retrofit of unreinforced masonry walls by means of vertical steel ties, Construction and Building Materials, 52 (2014) 122-129.
[15] A. Darbhanzi, M.S. Marefat, M. Khanmohammadi, A. Moradimanesh, H. Zare, Seismic performance of retrofitted URM walls with diagonal and vertical steel strips, Earthquakes and Structures, 14(5) (2018) 449-458.
[16] K. Dong, Z.-a. Sui, J. Jiang, X. Zhou, Experimental Study on Seismic Behavior of Masonry Walls Strengthened by Reinforced Mortar Cross Strips, Sustainability, 11(18) (2019) 4866.
[17] J.M. Proença, A.S. Gago, A. Vilas Boas, Structural window frame for in-plane seismic strengthening of masonry wall buildings, International Journal of Architectural Heritage, 13(1) (2019) 98-113.
[18] P.B. Lourenço, A user/programmer guide for the micromodeling of masonry structures, Report, 3(1.31) (1996) 35.
[19] B. Pantò, L. Silva, G. Vasconcelos, P. Lourenço, Macromodelling approach for assessment of out-of-plane behavior of brick masonry infill walls, Engineering Structures, 181 (2019) 529-549.
[20] A. Drougkas, P. Roca, C. Molins, Experimental analysis and detailed micro-modeling of masonry walls subjected to in-plane shear, Engineering Failure Analysis, 95 (2019) 82-95.
[21] I. ABAQUS, ABAQUS/THeory User manual, in, Version, 2011.
[22] A. Committee, I.O.f. Standardization, Building code requirements for structural concrete (ACI 318-08) and commentary, in, American Concrete Institute, 2008.
[23] W.-F. Chen, Plasticity in reinforced concrete, J. Ross Publishing, 2007.