علوم و فناوری کامپوزیت

علوم و فناوری کامپوزیت

بررسی شاخص های خرابی قاب بتنی تقویت شده با کامپوزیت کربن/ اپوکسی تحت بار چرخه ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
شهره علاء الدینی 1
محمد زمان کبیر 2
1 دانشجوی دکتری، مهندسی عمران- سازه، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
2 استاد، مهندسی عمران - سازه، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
چکیده
رفتار قاب‌های خمشی بتن‌مسلح به عنوان یکی از سیستم‌های سازه‌ای رایج در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. با توجه به مشکلات عدیده‌ای که سیستم ساخت و ساز در کشور داراست و کیفیت پایین ساختمان‌ها ناشی از عدم رعایت دقیق جزئیات اجرایی توسط مجریان اسکلت، کیفیت پایین مصالح مصرفی و وجود ساختمان‌های بسیاری که بدون توجه به ضوابط اصولی و بصورت معمارساز در کشور ساخته شده‌اند، لزوم انجام مطالعات در خصوص روش‌های بهسازی سازه‌های موجود را امری ضروری می‌نماید. در دهه‌های اخیر استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری الیافی برای بهسازی و ترمیم سازه‌های بتن مسلح گسترش زیادی یافته است.  هدف اصلی در این مقاله دستیابی به روندی برای بهسازی بهینه قاب درگاهی بتن مسلح با استفاده از الیاف پلیمری و بررسی رفتار پس از تقویت آن تحت بارهای سیکلی، از نقطه ‌نظر مقاومت و شکل‌پذیری محلی و کلی سازه می‌‌باشد. برای این منظور رفتار قاب بتن مسلح پرتال به صورت یک مجموعه پیوسته متشکل از تیر، ستون و ناحیه اتصال بصورت آزمایشگاهی و عددی، تحت اثر توأم بارهای ثقلی و جانبی، در دوحالت بهسازی نشده و بهسازی شده مورد بررسی قرار گرفت.  تحلیل عددی با استفاده از دو نرم افزار LS-DYNA  و Seismostruct صورت گرفت و با نمونه آزمایشگاهی مقایسه شد. لذا، به منظور دستیابی به طرح بهینه بهسازی، اثرات پارامتر آرایش ورق‌های تقویتی، محصوریت و تعداد لایه های مصرفی در رفتار لرزه‌ای قاب بهسازی شده بررسی گردید. برای این منظور حالات مختلف تقویت از نظر رفتار هیسترتیک، منحنی‌های بار- تغییرمکان، منحنی‌های ظرفیت استهلاک انرژی، مودهای خرابی و آرایش ترک‌ها مورد بررسی و مقایسه قرار گردید.
کلیدواژه‌ها
قاب بتنی
بارگذاری سیکلی
RPF
استهلاک انرژی
شکل پذیری

عنوان مقاله English

Assessment of damage index of retrofitted RC frame by using CFRP under cyclic loading

نویسندگان English

Shohreh Alaedini 1
Mohammad-Zaman Kabir 2
1 Department of civil Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran.
2 Department of civil Engineering, Amirkabir University of technology, Tehran, Iran .
چکیده English

Current study investigates the seismic performance of the reinforced concrete (RC) portal frames with Cyclic loading, emphasizing on the failure at the beam-column junction. Fiber reinforced polymer (FRP) is excessively FRP, used to restore RC flexural components as beam and columns. Here, the main interest is to focus on Dissipated energy, the ductility and strength enhancement of CFRP retrofitted shear-critical parts of the RC frame under a Ductility successively lateral cyclic loading. Two types of FRP strengthening schemes, U shaped Wrap (UW) and L shaped Wrap (LW), are used as external bonded sheets. Numerical simulation is conducted using LS-DYNA FE software and Seismostruct software. Moreover, the results in terms of load displacement are validated with the experimental data. The crack pattern at the critical region, connection area, due to the shear deficient strength is studied in details for both control and retrofitted specimens. In a conducted parametric study, the optimum stacking sequence is obtained for a better performance of the RC frame subjected to the lateral cyclic loading. In this direction, the overall energy dissipation and overall ductility assessment are calculated.

کلیدواژه‌ها English

RC frame
Cyclic loading
FRP
Dissipated energy
Ductility
[1]. Guide to the Design and Implementation Standards for the Rehabilitation of Existing Concrete Buildings Using FRP Reinforcement Materials." Publication 345. Organization for Management and Planning, 2006.
[2]. Balsamo, A., Colombo, A., Manfredi, G., Negro, P., Prota, A., “Seismic behavior of a full-scale RC frame repaired using CFRP laminates”, Engineering Structures 27 (2005) p.p.769–780.
[3]. Duong, K., Sheikh, A., and Vecchio, F., “Seismic Behavior of Shear-Critical Reinforced Concrete Frame: Experimental Investigation”, ACI Structural Journal, 104, 3 (2007).
[4] . Kim, S., Vecchio, F., “Modeling of Shear-Critical Reinforced Concrete Structures Repaired with Fiber-Reinforced Polymer Composites”, ASCE (2008).
[5] . Zhu, J., Wang, X., Xu, Z., Weng, C., “Experimental study on seismic behavior of RC frames strengthened with CFRP sheets”, Composite structures, Elsevier, 93(2011) p.p.1595-1603.
[6]. Livermore software Technology corporation (LSTC), LS-DYNA keyword user manual, (2009).
[7]. Seismostruct keyword user manual, (2012).
[8]. Martinez‐Rueda, J.E. Elnashai, A.S. "Confined concrete model under cyclic load," Materials and structures. (1997), pp139-147.
[9]. Cosenza, E.; Manfredi, G., “Damage indices and damage measures”, Prog. Struct. Eng Mater. (2000), p.p 50–59.
[10]. Di Ludovico, M., Prota, A., Manfredi, G., Cosenza, E., “Seismic strengthening of an under-designed RC structure with FRP”, Earthquake Eng Struct. Dyn.; 37(2008) p.p.141–162.
[11]. Suzuki M, Akakura Y, Adachi H, & Ozaka Y. Evaluation of damage index for reinforced concrete structures. Concrete Library of JSCE (1995) 26- 1–17.
[12]. Kratzig WB, Meyer IF & Meskouris K. Damage evolution in  reinforced concrete members under cyclic loading. In: Proceedings 5th International Conference on Structural Safety and Reliability (ICOSSAR ’89), San Francisco, USA, (1989). Vol II. 795–802.
 
Balsamo, A., Colombo, A., Manfredi, G., Negro, P., Prota, A. (2005) Seismic behavior of a full-scale RC frame repaired using CFRP laminates Engineering Structures 27, 769-780 Duong, K., Sheikh, A., and Vecchio, F. (2007) Seismic Behavior of Shear-Critical Reinforced Concrete Frame: Experimental Investigation ACI Structural Journal 104 (3)