بررسی تجربی المان محدود بر روی رفتار لرزه ای ستون های چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی
چکیده
برای بررسی عملکرد لرزه‌ای ستون‌های چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی آسیب‌دیده‌ی لرزه‌ای که با پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی محکم شده‌اند، چهار ستون چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی ایجاد گردیده است. آزمایش شامل بارگذاری پیش از آسیب، بازسازی با پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی و تخریب آزمایش‌ها تحت بارگذاری جانبی دوره‌ای بوده است. تقویت اثربخشی ستون‌های آسیب‌دیده‌ی لرزه‌ای با پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی و تأثیر تقویت بر روی درجه‌های مختلف آسیب لرزه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، براساس داده‌های آزمایش، پارامترهای گوناگونی از جمله حلقه‌های هیسترتیک، منحنی‌های اسکلت سازه، نرخ فشار محوری، تعداد لایه‌های چسبیده‌شده به پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی، شکل‌پذیری، توانایی اتلاف، مقاومت نهایی، فرسایش سختی و غیره به‌دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که حالت شکست همه‌ی ستون‌ها سبب شکست خمش شده است. بررسی مشخص کرده است که ستون‌های بازسازی‌شده می‌توانند به سطح عملکرد لرزه‌ای اصلی خودشان بعد از آسیب لرزه‌ای تا یک محدوده‌ی مشخص از سطح آسیب برسند یا حتی بیشتر به آن نیز دست یابند. ستون‌های چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی تقویت‌شده با ورق‌های پلیمر تقویت‌شده با فیبر کربنی با استفاده از تحلیل المان محدود نرم‌افزار آباکوس نیز شبیه‌سازی شده‌اند. مقایسه‌ی نتایج تحلیل انجام‌شده با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که آنها به‌طور اساسی در توافق با یکدیگر می‌باشند.
1- مقدمه
ساختار ستون چارچوب از مقطع‌های بتن‌های تقویت‌شده‌ی فولادی تشکیل شده است که به‌صورت گسترده در سازه‌های ساختمان بسیار بلند و سازه‌هایی با دهانه‌ی بزرگ به‌دلیل ظرفیت تحمل بار بالا، عملکرد لرزه‌ای خوب آن و مزیت‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند ]1[. به ارزیابی و تقویت‌کردن رفتار لرزه‌ای سازه‌های کامپوزیتی بتن فولادی در دستورالعمل‌های منتشر‌شده مانند”استاندارد برای ارزیابی لرزه‌ای ساختمان“ (GB50023-2009)، ”مشخصات فنی برای تقویت لرزه‌ای ساختمان‌ها“ (JGJ116-2009) و ”دستورالعمل‌های فنی برای ارزیابی لرزه‌ای و تقویت ساختمان‌ها پیش از زمین‌لرزه“ اشاره نشده است. در کاربردهای مهندسی، ورق فیبر کربنی به‌دلیل مقاومت بالا، وزن کم، مقاومت در برابر سایش زیاد، آسانی ساخت آن و غیره، به‌صورت قابل‌توجه‌ای مورد توجه قرار گرفته است. این روش تقویت کردن مؤثر با استفاده از ساختارهای کامپوزیتی بتن فولادی، به‌صورت بسیار گسترده در ایالات متحده، کانادا، ژاپن و اخیرا اروپا مورد استفاده قرار می‌گیرد. تحقیق و استفاده از پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی (CFRP) برای محکم کردن ساختارهای بتنی تقویت‌شده، از سال 1997 در چین آغاز شده است.
Abstract
Four composite steel–concrete frame columns were constructed to investigate the seismic performance of seismic-damaged composite steel–concrete frame columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer. The test consisted of pre-damage loading, rehabilitation with carbon fiber reinforced polymer and destruction tests under lateral cyclic loading. The effectiveness of strengthening seismic-damaged columns with carbon fiber reinforced polymer and the strengthening effect on different degrees of seismic damage were studied. Also, based on the test data, various parameters were obtained, including the hysteretic loops, skeleton curves, axial compression ratio, number of pasted layers of carbon fiber reinforced polymer, ductility, dissipative ability, ultimate strength, stiffness degradation, etc. The results revealed that the failure mode of all the columns was bending failure. The study indicates that the rehabilitated columns can reach or even exceed the level of their original seismic performance before seismic damage up to a certain extent of damage level. Composite steel–concrete frame columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer sheets were simulated using the finite element analysis software ABAQUS. The comparison of the results of the conducted analytical study with the experimental results revealed that they are basically consistent with each other.
1. Introduction
The frame column structure composed of sections of steel-reinforced concrete has been widely used in super-high building structures and large span structures due to its high load-carrying capacity, good seismic performance, and other advantages [1]. Seismic evaluation and strengthening of composite steel-concrete structures are not mentioned in guidelines publications, such as “Standard for Seismic Appraisal of Buildings” (GB50023-2009),“Technical specification for seismic strengthening of buildings” (JGJ116-2009) and “Technical guidelines for seismic evaluation and strengthening of post-earthquake buildings”. In practical engineering, the carbon fiber sheet has received considerable attention due to its high-strength, light-weight, high corrosion resistance, and ease of fabrication, etc. This effective strengthening method using composite steel-concrete structures has become more and more widely used in the United States, Canada, Japan, and recently, Europe. In China, the research and application of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) for strengthening reinforced concrete structures began in 1997.
چکیده
1- مقدمه
2- نحوه انجام آزمایش
2-1 نمونه‌های آزمایشی
2-2 ویژگی‌های مواد
2-3 دستگاه آزمایش و سیستم بارگذاری
4 -2تقویت نمونه‌ها
3- نتایج و تحلیل آزمایش
3-1 پدیده‌های آزمایشی و حالت شکست
3-2 منحنی هیسترتیک
3-3 منحنی اسکلت سازه
3-4 ظرفیت اتلاف انرژی
5 -3فرسایش سختی
6 -3ضریب شکل‌پذیری
7 -3تحلیل کرنش
4- تحلیل المان محدود
4-1 مدل‌سازی ماده
4-2 نوع المان
4-3 مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی
5- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
ABSTRACT
1. Introduction
2. Experimental program
2.1. Test specimens
2.2. Materials properties
2.3. Test device and loading system
2.4. Reinforcement of specimens
3. Experimental results and analysis
3.1. Experimental phenomena and failure mode
3.2. Hysteretic curve
3.3. Skeleton curve
3.4. Energy dissipation capacity
3.5. Stiffness degradation
3.6. Ductility coefficient
3.7. Strain analysis
4. Finite element analysis
4.1. Material modeling
4.2. Element type
4.3. Comparisons of analytical and test results
5. Summary and conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه