ارزیابی تاثیر تیرهای پیوند بر عملکرد و پارامترهای لرزه‌ای ساختمان‌های بتن‌آرمه با سیستم سازه‌ای جعبه‌ای‌شکل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات ژئوتکنیک لرزه‌ای و بتن توانمند، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران.

2 دانشیار، مرکز تحقیقات ژئوتکنیک لرزه‌ای و بتن توانمند، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران.

چکیده

در بسیاری از مطالعات مربوط به ارزیابی رفتار لرزه‌ای ساختمان‌های بتن‌آرمه با سیستم جعبه‌ای، به منظور کاهش زمان و حجم محاسبات، تیرهای پیوند در مدل‌های رایانه‌ای لحاظ نمی‌شوند. به علاوه، علی‌رغم خرابی زودهنگام تیرهای پیوند نسبت به دیوارهای برشی، متأسفانه محدودیت‌های ابعادی، طراحی و اجرای جزئیات‌بندی‌های مناسب برای المان‌های مذکور به عنوان فیوز لرزه‌ای سیستم را با چالش روبرو می‌سازد. مطالعه حاضر ضمن ارائه طرح جایگزینی تیرپیوند بتن‌آرمه با نوع فولادی تعویض‌پذیر، در چارچوب بحث‌های مربوط به ضریب رفتار، به بررسی تأثیر این المان‌ها بر عملکرد لرزه‌ای سیستم می‌پردازد. براساس مشاهدات، تیرهای پیوند تأثیر بسزایی در افزایش ظرفیت و سختی جانبی سیستم داشته و مدل با حذف آنها نتایج قابل استنادی به‌دست نمی‌دهد. تیرهای فولادی تعویض‌پذیر، ضمن افزایش بازه قابلیت اعتماد سیستم، تحت سطوح خطر طراحی و بیشینه محتمل بر سطح عملکردی ساختمان‌ها بی‌تأثیرند. نظر به تعویض‌پذیری این المان‌ها، به منظور جبران ضعف‌های موجود، استفاده از آنها پیشنهاد می‌گردد.





در بسیاری از مطالعات مربوط به ارزیابی رفتار لرزه‌ای ساختمان‌های بتن‌آرمه با سیستم جعبه‌ای، به منظور کاهش زمان و حجم محاسبات، تیرهای پیوند در مدل‌های رایانه‌ای لحاظ نمی‌شوند. به علاوه، علی‌رغم خرابی زودهنگام تیرهای پیوند نسبت به دیوارهای برشی، متأسفانه محدودیت‌های ابعادی، طراحی و اجرای جزئیات‌بندی‌های مناسب برای المان‌های مذکور به عنوان فیوز لرزه‌ای سیستم را با چالش روبرو می‌سازد. مطالعه حاضر ضمن ارائه طرح جایگزینی تیرپیوند بتن‌آرمه با نوع فولادی تعویض‌پذیر، در چارچوب بحث‌های مربوط به ضریب رفتار، به بررسی تأثیر این المان‌ها بر عملکرد لرزه‌ای سیستم می‌پردازد. براساس مشاهدات، تیرهای پیوند تأثیر بسزایی در افزایش ظرفیت و سختی جانبی سیستم داشته و مدل با حذف آنها نتایج قابل استنادی به‌دست نمی‌دهد. تیرهای فولادی تعویض‌پذیر، ضمن افزایش بازه قابلیت اعتماد سیستم، تحت سطوح خطر طراحی و بیشینه محتمل بر سطح عملکردی ساختمان‌ها بی‌تأثیرند. نظر به تعویض‌پذیری این المان‌ها، به منظور جبران ضعف‌های موجود، استفاده از آنها پیشنهاد می‌گردد.





 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Link Beams on Seismic Performance and Parameters of Reinforced Concrete Box-type Buildings

نویسندگان [English]

  • Vahid Mohsenian 1
  • Alireza Mortezaei 2
1 Seismic Geotechnical and High Performance Concrete Research Centre, Civil Engineering Department, Semnan Branch, Islamic Azad University, Semnan, Iran.
2 Associate Professor, Seismic Geotechnical and High Performance Concrete Research Centre, Civil Engineering Department, Semnan Branch, Islamic Azad University, Semnan, Iran.
چکیده [English]

In many studies on the evaluation of seismic behavior of RC buildings with a box-type structural system, link beams are not included in models simulation in order to reduce the time and effort of calculations. In addition, in spite of early failure of the link beams to the shear walls, the system faces challenges because of dimensional limitations as well as design and construction of detailed specifications for the link elements as seismic fuses. The present study, while presenting a proposal for replacing reinforced concrete link beam with a replaceable steel type, investigates the effect of these elements on the seismic performance of box-type systems in the framework of relationships related to the strength reduction factor. According to the results, link beams have a significant effect on the system capacity and stiffness enhancement; and the model does not yield acceptable results by eliminating them. Replaceable steel link beams, while increasing the reliability of the system, have no effect on the performance level of the buildings under the design and maximum credible hazard levels. Due to the replace-ability of these elements, in order to compensate for the constructional weaknesses available, their usage is suggested.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Box-type building
  • link beam
  • pushover analysis
  • strength reduction factor

[1] El-Tawil, S., Christopher, M.K., Mohammad, H. (2002),“Pushover of Hybrid Coupled Walls, Design and Modeling”, Journal of Structural Engineering, 128(10), 1272-1281.

[2] Zhao, Z. Z., Kwan, A. K. H. and He, X. G. (2004),“Nonlinear Finite Element Analysis of Deep Reinforced Concrete Coupling Beams”, Engineering Structures,26(1), 13-25.

[3] Paulay, T., Binney, J.R. (1974),“Diagonally Reinforced Coupling Beams of Shear Walls”, Shear in Reinforced Concrete, ACI Special Publications42, 579-598.

[4] Kheyroddin, A. (2009). Analysis and design of shear walls. Second edition, Semnan University.

[5] Mohsenian, V., Beheshti-Aval, S.B, Darbanian, R. (2017) “Endurance time method, a suitable substitute for traditional dynamic analysis in seismic performance assessment of RC tunnel form buildings”, Sharif Journal of Civil Engineering, 33.2(3.2), 149-159 (In Persian).

[6] Permanent Committee for Revising the Standard 2800, (2014). Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings, 4th Edition, Building and Housing Research Center, Tehran, Iran.

[7] ACI Committee 318, (2014) Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and commentary, American Concrete Institute.

[8] Computers and Structures Inc. (CSI), (2015) Structural and Earthquake Engineering Software, ETABS, Extended Three Dimensional Analysis of Building Systems Nonlinear Version 15.2.2, Berkeley, CA, USA.

[9] BHRCP (2007). Approved technologies in direction of sub-note 2-6, paragraph "D", Note 6, "A step in direction of building industrialization ", first edition, Building and Housing Research Center Press, pages 21 and 22, (In Persian).

[10] Chen, Y., Lu, X. (2012), “New Replaceable Coupling Beams for Shear Wall Structures”, 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal, Paper-ID 2583, 24-34.

[11] Institute of National Building Regulations, (2013) Design and construction of Steel Structures, Topic.10, 4th Edition, Ministry of Roads & Urban Development, Iran.

[12] Harries, K.A. (1995),“Seismic Design and Retrofit of Coupled Walls Using Structural Steel”, A Ph.D. Thesis, McGill University, Montreal, Canada.

[13] Park, W. S., Yun, H. D., Hwang, S. K., Han, B. C., and Yang, I. S. (2005),“Shear Strength of the Connection Between a Steel Coupling Beam and a Reinforced Concrete Shear Wall in a Hybrid Wall System”, Journal of Constructional Steel Research, 61(7), 912-941.

[14] Park, W.S., and Hyun-Do, Y. (2006), “The Bearing Strength of Steel Coupling Beam-Reinforced Concrete Shear Wall Connections”, Nuclear Engineering and design, 236, 77-93.

[15] Computers and Structures Inc. (CSI), (2016). Structural and Earthquake Engineering Software, PERFORM-3D Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3-D Structures, Version 6.0.0, Berkeley, CA, USA.

[16] Technical Criteria Codification & Earthquake Risk Reduction Affairs Bureau (2014) Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings. No. 360, First Edition, Management and Planning Organization, Iran.

[17] ASCE, (2014) Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, ASCE/SEI41-13, American Society of Civil Engineers.

[18] Mortezaei, A., Kheyroddin, A. (2014). “Higher mode effects in the pushover analysis of RC buildings subjected to the near-fault ground motions”, Journal of School of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, 25(2), 1-16.

[19] Mortezaei, A., Ronagh, H.R. (2013). “Effectiveness of modified pushover analysis procedure for the estimation of seismic demands of buildings subjected to near-fault ground motions having fling step”, Natural Hazards and Earth System Sciences, 13(6), 1579-1593.

[20] Afzali, A., Mortezaei, A., Kheyroddin, A. (2017). “Seismic performance of high-rise RC shear wall buildings subjected to ground motions with various frequency contents”, Civil Engineering Journal, 3(8), 568-584.

[21] Whittaker, A., Hart, G., Rojahn, C. (1999). “Seismic response modification factors”, Journal of Structural Engineering, 125(4), 438-444

[22] Mohsenian, V. (2013). “R-Factor determination for tunnel-form buildings”, M.Sc. Thesis, (In Persian) University of Science and Culture, Iran, Tehran.

[23] Bertro V.V., (1989),“Evaluation of Response Reduction Factors Recommended by ATC and SEAOC”, Proc.3rd U.S.Nat1 Conf. on Earthquake Engineering, South Carolina, 1663-1670.

[24] ATC (1995a), “Structural Response Modification Factors”, ATC-19 Report, Applied Technology Council, Redwood City, California.

[25] Fajfar, P. (2000),“A Nonlinear Analysis Method for Performance Based Seismic Design”,Earthquake Spectra, 116(3), 573-592.

[26] ATC, (1996), “Seismic Evaluation of Concrete Buildings”, Vol.1, ATC-40, Applied Technology Council, Redwood, CA.

CAPTCHA Image