بررسی آزمایشی رفتار لرزه ای سازه های بنایی نوسازی شده پس از حذف دیوارها
چکیده
نوسازی سازه ای، یک انتخاب اقتصادی برای گسترش فضای ساختمان‌های بنایی موجود است. برای این منظور، برداشتن(حذف) دیوارهای باربر ومقاوم‌سازی لرزه‌ای در کاربردهای مهندسی در مناطق مستعد زلزله مورد نیاز است. بنابراین، در این مقاله سه سازه ی دو طبقه ی دو دهانه در مقیاس ۲ / ۱ متشکل از یک سازه اصلی و دو سازه با طرح‌های نوسازی پیشنهادی، تحت بارگذاری چرخه‌ای ساخته و آزمایش شدند. سازه اصلی شامل واحدهای آجری بنایی، تیرهای حلقه‌ای(ring) و ستون‌های رابط(tie) بود. اولین سازه ی بازسازی‌شده با برداشتن دو دیوار حامل(باربر) در طبقه همکف، اضافه کردن دو دیوار برشی با عرض کوتاه و بزرگ کردن مقاطع تیرها طراحی شد. دومین سازه بازسازی‌شده با برداشتن یک دیوار درطبقه همکف، گسترش مقاطع تیرها و ستون‌های محدود(مقید) شده برای تشکیل یک قاب یک دهانه، و مقاوم‌سازی دیوار مجاور با لایه‌های تقویتی و ملات پلیمری به دست آمد. نتایج نشان می‌دهد که هر سه نمونه دارای رفتار هیسترزیس همراه با پدیده pinching هستند. ظرفیت اتلاف انرژی دو سازه نوسازی شده هر دو بیشتر از سازه اصلی قبل از دریفت ۱ % بود، به خصوص برای اولین طرح نوسازی. در مقایسه، طرح دوم ظاهرا مقاومت سازه ای را بهبود بخشید، اما ظرفیت تغییر شکل نهایی را کوچک‌تر از سازه اصلی کرد زیرا سختی طبقه ی همکف نوسازی شده بسیار بزرگ‌تر از طبقه دوم منجر بود که منجر به تمرکز شکست در طبقه دوم شد. بنابراین، ایجاد سختی جانبی در دو طبقه در طول فرایند طراحی نوسازی و تقویت کردن، اقتصادی‌تر به نظر می رسد.
1. مقدمه
با توسعه اقتصاد، برخی از سازه‌های بنایی قدیمی به دلیل دهانه‌های کوچک و طرح‌های معماری قدیمی(منسوخ شده) نمی‌توانند نیازهای زندگی را برآورده کنند. در نتیجه، لازم است ساختمان‌های بنایی قدیمی برای گسترش فضا و بازآرایی(چیدمان مجدد) طرح‌ها، نوسازی شوند. در چین، برنامه ی رایج برای نوسازی ساختمان ها، برداشتن دیوارهای باربر و ساخت تیرهای underpinning مرکب با استفاده از ورق فولادی یا بتن مسلح(RC) است تا بار ثقلی وارد شده از طبقات بالاتر را تحمل کند. درغیراین صورت امکان ایجاد خرابی پیشرونده وجود دارد. تیرهای underpinning ، RC به سه دسته ی تک تیر، دو تیر و قاب underpinning تقسیم می‌شوند.
5. نتایج
در این مقاله، دو طرح نوسازی سازه‌های بنایی برای گسترش فضا از طریق برداشتن دیوارهای باربر و مقاوم‌سازی لرزه‌ای پیشنهاد شده‌است. این طرح‌ها شامل (۱)حذف دو دیوار باربر در طبقه همکف، اضافه کردن دو دیوار برشی بتن مسلح با عرض کوتاه و گسترش(بسط دادن) بخش‌های تیرهای اصلی (یعنی طرح ۱)و (۲)برداشتن یک دیوار باربر، گسترش بخش‌های تیرهای اصلی و ستون‌ها برای تشکیل یک قاب با دهانه ی واحد و مقاوم‌سازی دیوار مجاور با پاشیدن ملات پلیمری و لایه تقویتی (طرح ۲)می‌باشند. سپس سازه اصلی و دو سازه بنایی نوسازی شده در بارگذاری چرخه‌ای آزمایش شدند تا اعتبار تکنیک‌های نوسازی در برابر بارهای لرزه‌ای بررسی شود و نتایج اصلی به شرح زیر است:
۱)هر سه نمونه به مقاومت پیک مشابه رسیدند و رفتار هیسترزریس همراه با پدیده ی pinching را نشان دادند. هر دو سازه بازسازی‌شده مقاومت سازه‌ای بسیار بزرگتری نسبت به سازه اصلی بعد از ترک‌خوردگی و قبل از مقاومت بیشینه در یک جابجایی معین داشتند. علاوه بر این، قبل از دریفت کلی ۱ %، ظرفیت استهلاک انرژی سازه ی نوسازی شده با طرح ۱ و ۲ به ترتیب به صورت زیاد و کمی بزرگ‌تر از سازه اصلی بود. پس از آن، دو طرح نوسازی از نظر استهلاک انرژی هیچ مزیتی نداشتند.
Abstract
Structural renovation is an economic choice to expand space of existing masonry buildings. To this end, removing bearing walls and seismic strengthening are required in engineering practice in seismic-prone areas. Therefore, in the paper three 1/2-scale two-bay two-storey planar masonry structures, consisting of one original structure and two structures with proposed renovation schemes, were fabricated and tested under cyclic loading. The original structure consisted of brick masonry units, ring beams, and tie-columns. The first renovated structure was designed by removing two bearing walls at the ground storey, adding two short-width shear walls, and enlarging the beam sections. The second renovated structure was achieved by removing one wall in the ground storey, enlarging the sections of confined beams and columns to form a single-bay frame, and retrofitting the adjacent wall with reinforcement layers and polymer mortar. Results indicate that all three specimens demonstrated hysteretic behaviour with pinching phenomenon. Energy dissipation capacity of the two renovated structures were both higher than that of the original structure prior to 1% drift, in particular for the first renovation scheme. In comparison, the second renovation scheme more evidently improved structural resistance, but it made the ultimate deformation capacity smaller than the original structure because the stiffness of the renovated ground story much larger than that of the second story resulted in failure concentration at the 2nd floor. Thus, it is more economic to make the lateral stiffness of the two storeys compatible during the design of renovation and strengthening.
1 . Introduction
With the de vel op ment of econ omy, some old ma sonry struc tures can not meet the liv ing re quire ments due to small spans and out dated ar chi tec ture lay outs etc. Con se quently, it is nec es sary to ren o vate old ma sonry build ings to ex pand the space and re arrange the lay outs. In China, the typ i cal ren o va tion scheme is re mov ing bear ing walls and con struct ing re in forced con crete (RC) or steel plate - masonry com pos - ite un der pin ning beams to sus tain the grav ity load from up per storeys; oth er wise it is pos si ble to cause pro gres sive col lapse [ 1 –3 ]. The RC un der pin ning beams are cat e go rized into sin gle - beam, dou ble - beam and frame un der pin ning.
5 . Conclusions
In this pa per, two ren o va tion schemes of ma sonry struc tures were pro posed to ex pand space through re mov ing bear ing walls and seis - mic strength en ing. The schemes in cluded (1) re mov ing two bear ing walls at the ground storey, adding two short - width re in forced con - crete shear walls and en larg ing the sec tions of orig i nal beams (namely, scheme 1) as well as (2) re mov ing one bear ing wall, en larg - ing the sec tions of orig i nal beams and columns to form a sin gle - bay frame and retro fitting the ad ja cent wall with poly mer mor tar jack et - ing and re in force ment layer (namely, scheme 2). Then the orig i nal and the two ren o vated ma sonry struc tures were tested in cyclic load - ing to check the va lid ity of the ren o va tion tech niques against seis mic loads, and the main con clu sions are as fol lows:
1) All the three specimens reached similar peak resistance and demonstrated hysteretic behaviour with pinching phenomenon. Both renovated structures had much larger structural resistance than the original structure after cracking and before peak resistance at a given displacement. Moreover, prior to the global drift of 1%, the energy dissipation capacity of renovated structure with scheme 1 and 2 was significantly and slightly larger than that of original structure. Thereafter, the two renovation schemes had no advantage in terms of energy dissipation.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. برنامه ی ازمایشی
1.2. طراحی نمونه
2.2. آماده‌سازی ازمایش و تجهیزات:
3.2. روند آزمایش
3. نتایج ازمایشی
1.3. پاسخ کلی و مودهای شکست موضعی
2.3.. رفتار هیسترزیس و منحنی‌های پوش اوور(بار-جابجایی)
3.3. خلاصه مقاومت و جابجایی سازه ای
4.3. کاهش سختی جانبی:
3.5. ظرفیت استهلاک انرژی
4. بحث
5. نتایج
Highlights
Abstract
1. Introduction
2. Experimental program
2. 1 . Specimen design
2. 2 . Test setup and instrumentation
2. 3 . Testing procedure
3. Experimental results
3. 1 . Global response and local failure modes
3. 2 . Hysteresis behaviour and envelope curves
3. 3 . Summary of structural resistance and displacement
3. 5 . Energy dissipation capacity
4. Discussions
5. Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- 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