پاسخ دینامیکی یک قاب بتن مسلح تمام مقیاس تقویت شده با روکش های FRP برای ستون
چکیده
بسیاری از ساختمان‌های بتن مسلح موجود که مطابق با ایین نامه های قبل از سال ۱۹۷۱ طراحی شده‌اند، عموما به دلیل جزییات ناکافی آرماتورها تحت اثر رفتار تیرقوی با ستون ضعیف تحت بارگذاری لرزه‌ای قرار دارند. این رفتار می‌تواند منجر به شکست زودرس تحت بارهای لرزه‌ای ناشی از صدمات متمرکز شده در طبقه اول سازه شود. این مقاله نتایج یک بررسی ازمایشی در پاسخ لرزه‌ای یک قاب بتن مسلح دو طبقه با مقیاس کامل را ارایه می‌دهد. قاب با یک سیستم روکش پلیمری تقویت‌شده با فیبر بر روی ستون‌های طبقه اول به منظور کاهش آسیب‌پذیری لرزه‌ای مقاوم‌سازی شد. ازمایش وزن لرزه ای برای بررسی عملکرد دینامیکی سازه ی ساختمان مقاوم‌سازی شده بر حسب پاسخ مودال، دریفت بین طبقه‌ای، و اثربخشی سیستم روکش پلیمر تقویت‌شده با فیبرانجام شد. نتایج نشان می‌دهد که طرح مقاوم‌سازی به ایجاد توزیع یکنواخت‌تر دریفت طبقات کمک کرده، و برای مقابله با مکانیزم طبقه نرم که معمولا در قاب‌های بتن مسلح طراحی‌شده در طول این دوره وجود دارد، کار می‌کند.
1. مقدمه
رویدادهای لرزه‌ای گذشته (مانند زلزله لوما پریتا ۱۹۸۹ و زلزله نورتریج ۱۹۹۴)نشان داده‌اند که بسیاری از ساختمان‌های قاب بتن مسلح موجود (RC)که قبل از سال ۱۹۷۱ ساخته شده‌اند، دارای آسیب‌پذیری سازه‌ای در برابر بارهای لرزه‌ای هستند. این آسیب‌پذیری را می توان به جزییات ارماتورگذاری نامناسب در ستون‌های قاب نسبت داد، از جمله: (۱) فاصله زیاد آرماتورهای عرضی با قطر کم که منجر به محصور شدگی ضعیف بتن و تکیه گاه جانبی ناکافی آرماتورهای طولی می‌شود؛ (۲) قلاب‌های گوشه ای L شکل 90 درجه برای اتصالات ستون‌های مستطیلی، که منجر به از دست دادن محصورشدگی و تکیه گاه ارماتور طولی پس از جدا شدن پوشش بتنی می‌شود؛ و (۳) طول های وصله ی پوششی ناکافی که باعث کاهش مقاومت جانبی در نقاط با لنگر خمشی بالا می‌شود. جزییات ناکافی در ترکیب با نسبت پایین RMc RMb (که در آن Mc و Mb ظرفیت لنگر ستون‌ها و تیرها در سازه هستند)اغلب منجر به رفتار ستون ضعیف تیر قوی (WCSB)در قاب‌های RC غیر شکل پذیر می‌شود.
5. نتیجه‌گیری
در این تحقیق پاسخ دینامیکی یک قاب RC غیر شکل پذیر دو دهانه ی دو طبقه با سیستم روکش FRP بر روی ستون‌ها در طبقه اول بررسی شده‌است. کارایی سیستم روکش FRP در بهبود عملکرد دینامیکی قاب با استفاده از یک مطالعه تجربی ارزیابی شد. براساس این تحقیق، نتایج زیر را می توان بدست آورد:
(۱) در طول توالی بارگذاری فاز ۱، با افزایش بارها، فرکانس‌های طبیعی قاب مقاوم‌سازی شده کمی کاهش یافت. در این مرحله از بارگذاری هیچ گونه آسیب قابل‌مشاهده‌ای مشاهده نشد، اما فرض بر این است که آسیب جزئی رخ داده‌است. علاوه بر این، ازمایشی جابجایی درون طبقه ای حداکثر قاب مقاوم‌سازی شده در سطح اشغال میانی (IO)(نسبت جابجایی بین طبقه‌ای ۶۱.۰ % تعریف‌شده در FEMA 356 )بود. در طول توالی‌های بارگذاری فاز ۲ (تحریک پالس سینوسی)، حداکثر نسبت دریفت درون طبقه‌ای طبقه اول پس از ترک‌خوردگی بتن (شکل ۱۰) بلافاصله در نزدیکی پایه ستون طبقه اول و پوسته‌پوسته شدن پوشش (کاور) بتنی رخ داد.
Abstract
Many existing reinforced concrete buildings designed in accordance with pre-1971 codes are generally dominated by weak column-strong beam behavior under seismic loading due to inadequate reinforcement detailing. This behavior can lead to premature failure under seismic loads from damage concentrated in the first story of the structure. This paper presents the results of an experimental investigation into the seismic response of a full-scale, two-story non-ductile reinforced concrete frame. The frame was retrofitted with a fiber-reinforced polymer jacketing system on the first story columns to mitigate seismic vulnerability. Shake weight testing was performed to investigate the dynamic performance of the retrofitted building structure in terms of the modal response, inter-story drift, and effectiveness of the fiber-reinforced polymer jacketing system. The results demonstrate that the retrofit scheme helped develop a more uniform story drift distribution, working to counter the soft-story mechanism commonly found in reinforced concrete frames designed during this period.
1. Introduction
Past seismic events (e.g. the 1989 Loma Prieta earthquake, and the 1994 Northridge earthquake) have demonstrated that many existing reinforced concrete (RC) frame buildings constructed prior to 1971 have a structural vulnerability to seismic loading. This vulnerability can be attributed to inadequate reinforcement detailing in frame columns, including: (1) large spacing of small-diameter transverse reinforcement, leading to poor concrete confinement and inadequate lateral support of longitudinal reinforcing; (2) 90 L-shaped corner hooks for rectangular column ties, resulting in loss of confinement and longitudinal reinforcement support after concrete cover spalling; and (3) inadequate lap splice lengths, causing low lateral resistance at high bending moment areas [1–9]. Inadequate detailing in combination with a low RMc/RMb ratio (where Mc and Mb are the moment capacities of columns and beams in the structure) often results in weak column-strong beam (WCSB) behavior in non-ductile RC frames.
5. Conclusions
The present work investigated the dynamic response of a twostory two-bay non-ductile RC frame retrofitted with an FRP jacketing system on columns in the first story. The effectiveness of the FRP jacketing system in improving the dynamic performance of the frame was evaluated using an experimental study. Based on this investigation, the following conclusions can be drawn:
(1) During the Phase 1 loading sequence, as the loads were increased, the natural frequencies of the retrofitted frame slightly decreased. No visible damage was observed during this stage of the loading, but it is assumed that minor damage was occurring. Additionally, the peak inter-story drift ratios of the retrofitted frame were within the Immediate Occupancy (IO) level (inter-story drift ratio 61.0% defined in FEMA 356 [54]). During the Phase 2 loading sequences (sinusoidal pulse excitation), the peak inter-story drift ratio of the first story reached the drift Life Safety (LS) level after the concrete cracking (see Fig. 10) occurred in the slab immediately adjacent to the first story column base and cover spalling. Consistent with the drift LS level, the maximum hinge rotation of the first story columns reached the rotation LS level
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. کار قبلی
1.2. سیستم های روکش ستون
2.2. آزمایش دینامیکی قاب‌های RC
3.2. مکانیزم طبقه ی نرم
3. برنامه آزمایشی
1.3. آماده‌سازی ازمایش و جزئیات نمونه
2.3. بارگذاری ترتیبی و برنامه ابزار دقیق
4. نتایج ازمایشی به دست امده
4.1. پاسخ های مودال و مشاهده ی آسیب قاب مقاوم‌سازی شده
2.4: پاسخ دینامیکی قاب مقاوم‌سازی شده
3.4. کارآیی سیستم روکش FRP
5. نتیجه‌گیری
Abstract
Keywords
1. Introduction
2. Previous work
2.1. Column jacketing systems
2.2. Dynamic testing of RC frames
2.3. Soft-story mechanism
3. Experimental program
3.1. Test setup and specimen details
3.2. Loading sequences and instrumentation plan
4. Experimental results
4.1. Modal responses and damage observation of retrofitted frame
4.2. Dynamic response of retrofitted frame
4.3. Effectiveness of FRP jacketing system
5. 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