مطالعه و بررسی تاثیر اثر درصد آرماتور (ρ) و ابعاد دهانه پلان ساختمان بر روی رفتار سازه های بتنی با دیوار برشی بازشودار در برابر خرابی پیشرونده تحت تحلیل اجزای محدود FEM

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

کارشناس ارشد سازه-دانشکده فنی مهندسی عمران-مرکز آموزش عالی طبری

چکیده

یکی از چالش‌هایی که امروزه ساختمان‌ها را تهدید می‌کند بحث خرابی پیشرونده در اثر زلزله انفجار و آتش سوزی می‌باشد. در اکثر رویدادهای لرزه‌ای و انفجاری، بیشتر تلفات جانی و مالی به واسطه انهدام ساختمان‌ها در قیاس با هر اثر مستقیم دیگری صورت پذیرفته است؛ بنابراین اطمینان از پایداری و عدم انهدام ساختمان در درجه اول حائز اهمیت بوده که مستلزم افزایش قابل ملاحظه شکل‌پذیری ساختمان است. با این وجود، در صورت وجود مشخصه‌های نامطلوب خاص، حتی ساختمان‌های شکل‌پذیری که به درستی طراحی شده‌اند نیز دچارخسارات گسترده می‌شوند. از این رو، لازم است که اصول طراحی مقاوم در برابر زلزله و انفجار در سه سطح مختلف اشکال سازه‌ای، پلان ساختمانی و شکل‌پذیری برای کلیه ساختمان ها خصوصاً ساختمان‌های دولتی اعم از ادارات، مدارس و بیمارستان‌ها وساختمان‌های عمومی اعم از مراکز فروش، بانک‌ها و ... در نظر گرفته شود. این پدیده می‌تواند برای سازه‌های طراحی شده بر‌اساس آیین‌نامه‌های جاری حین رخداد زلزله‌های شدید مشکلاتی را به وجود آورد و حتی منجر به ویرانی کل سازه گردد. به عبارت دیگر هرگونه ضعف در طراحی و یا اجرای اجزاء سازهای ممکن است باعث به وجود آمدن پدیده خرابی پیشرونده در سازه‌ها حین بارگذاری انفجار یا زلزله گردد. دیوارهای برشی دارای بازشو در ساختمان‌های بتنی به دلیل محدودیت‌های معماری طراحی می‌‌گردند. این دیوارها مقاومت کمتری نسبت به دیوار برشی معمولی دارند ولی باعث افزایش شکل‌پذیری سازه می‌گردند. هرچند طراحی اینگونه دیوارها بر اساس مقررات و آیین نامه‌های معتبر صورت می‌گیرد لیکن بررسی خرابی پیش‌رونده در آنها لحاظ نمی‌گردد و در مواردی که سازه در برابرخرابی پیش‌رونده مقاومت لازم را ندارد نیاز به مقاوم سازی الزامی می باشد. موضوع خرابی پیش‌رونده در سازه‌های بتنی دارای دیوار برشی بازشو دار، که اساس تحقیق حاضر را تشکیل داده به بررسی تاثیر درصد آرماتور (ρ) بر روی خرابی پیش رونده می‌پردازد، پیش از این پژوهش، محققان اثر پارامتری درصد آرماتور (ρ) را بر روی خرابی پیش رونده تا بحال مورد بررسی قرار نداده اند، با توجه به اهمیت موضوع در این پژوهش به بررسی اثر تاثیر پارامتریکی تغییر درصد آرماتور (ρ) بر روی رفتار سازه‌های بتنی تحت خرابی پیش‌رونده پرداخته شد. در انتهای این پژوهش نتایج نشان داد که اثر افزایش درصد آرماتور (ρ) در سازه‌های بتن‌آرمه تحت یک بار انفجاری و خرابی پیش‌رونده ایجاد شده باعث بهبود عملکرد رفتاری سازه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study on the Effect of theReinforcement Percentage (ρ) and the Dimensions of the Building Span on the Behavior of Concrete Structures with OpenShear Walls Against Progressive Failure under FEM Finite Element Analysis

نویسنده [English]

  • seyed ali mousavi davoudi
MS in Structural Engineering, Faculty of Civil Engineering, Tabari Higher Education Center
چکیده [English]

One of the challenges that threaten buildings today is the discussion of the progressive devastation caused by earthquakes and fires. In most seismic and explosive events, most of the casualties have been caused by the demolition of buildings compared to any other direct impact; therefore, ensuring the sustainability and non-demolition of buildings is of primary importance. However, even if properly designed ductile buildings are exposed to certain undesirable features, they will suffer extensive damage. Therefore, it is necessary to apply the principles of earthquake and explosion resistant design in three different levels of structural forms, building plans and ductility for all buildings. This can cause problems for structures designed on the basis of current regulations during severe earthquakes and even lead to total demolition. In other words, any weaknesses in the design or implementation of the components may lead to the progressive failure of structures during the loading of an explosion or earthquake. Pop-up shear walls in concrete buildings are designed due to architectural limitations. These walls are less resistant than conventional shear walls, but they increase the structural ductility. Although the design of such walls is based on valid regulations and regulations, it is not considered progressive failure and in cases where the structure does not have the necessary resistance to progressive damage, reinforcement is required. The Progressive Damage Issue in Concrete Shear Wall Structures, which form the basis of the present study, examines the effect of reinforcement percentage (ρ) on the progressive failure. Progressive failure has not been investigated so far, considering the importance of this issue in this study, we investigate the effect of parametric change of reinforcement percentage (ρ) on the behavior of concrete structures under progressive failure. At the end of the study, the results showed that the effect of increasing the percentage of reinforcement (ρ) on reinforced concrete structures under an explosive load and progressive failure would improve the performance of the structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Concrete Shear Wall
  • Poplar
  • progressive failure
  • finite element analysis
[1]- بی گناه قلعه سری, سیدمحمد و محسنعلی شایانفر، ۱۳۹۷، تاثیرافزایش درصد آرماتور تیر قاب بتن مسلح در برابر خرابیپیشرونده، کنفرانس عمران, معماری و شهرسازی کشورهای جهان اسلام، تبریز، دانشگاه  تبریز - دانشگاه شهید مدنی آذربایجان - دانشگاه علمی کاربردی شهرداری تبریز،

 [2]- قاسمی, علیرضا؛ ایمان منصوری و امیر یونسی، ۱۳۹5، بررسی اثر آرماتورهای طولی در ستون بتن آرمه تحت اثر انفجار، همایش ملی مهندسی عمران ، شهرسازی و توسعه پایدار، تهران، مرکز توسعه پایدار علم و صنعت فرزین، دانشگاه شهید بهشتی.

 [3]- مرتضایی، ع.  1395 . مطالعه موردی یک ساختمان بتن آرمه مقاوم در برابر زلزله تحت اثر بار گذاری انفجار.

 [4]- صفاری، م و قهرمانی، ر.  1392 . بررسی تأثیر آرایش فولاد گذاری در مقاومت نهایی و شکل پذیری دیوارهای برشی کوپله مسلح،

دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان .

 [5]- مسلمان، ح.  1394 . پیش بینی پارامترهای مؤثر در طراحی دیوارهای برشی بتنی دارای بازشو با استفاده از شبکه های عصبی

مصنوعی.

 [6]- شابختی، ن و حشمتی، ع.  1392 . بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی دارای بازشو به روش طراحی بر اساس عملکرد.

 [7]- آیین نامه 1392 طراحی ساختمانها در برابر زلزله استاندارد ایران، ویرایش چهارم.

 [8]- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، طرح و اجرای ساختمانهای بتن آرمه، وزارت راه و شهرسازی، 1392 .

[9]-Hadianfard, M. A., & Farahani, A. (2012). On the effect of steel columns cross sectional properties on the behaviours when subjected to blast loading. Structural Engineering and Mechanics, 44(4), 449-463.

[10]-Hadianfard, M. A., & Farahani, A. (2016). Investigation of Steel Column Behavior with Different Cross Section under Blast Loading. Modares Civil Engineering Journal (M.C.E.J), 16(4), 265-278.

[11]-Hao, H., Li, Z. X., & Shi, Y. (2015). Reliability analysis of RC columns and frame with FRP strengthening subjected to explosive loads. Journal of Performance of constructed Facilities, 30(2), 04015017.

[12]-Marjanishvili, S. and Agnew, E. 2006. Comparison of various procedures for progressive collapse

analysis. Journal of Performance of Constructed Facilities, 20 4: Pp 365 -374

[13]-Pandey, A.K., Kumar, R., Paul, D.K. and Trikha, D.N. 2006. Non linear response of reinforced concrete containment structure under blast loading, Nuclear Engineering and Design, 2369: Pp 993 1002.

[14]-Khandelwal, K., et al. 2002. Macromodel-based simulation of progressive collapse: Steel frame

structures. Journal of structural engineering, 134 7: Pp 1070 -1072 .

[15]-Powell, G. 2005. “Progressive Collapse: Case Studies Using Nonlinear Analysis,” Forensic Engineering Symposium, RAM International, Carlsbad, California.

[16]-Marius, M. 2013. Seismic behaviour of reinforced concrete shear walls with regular and staggered

openings after the strong earthquakes between 2009 and 2011, Engineering Failure Analysis. 34: Pp 537-565.

[17]-Remennikov, A.M. 2003. A review of methods for predicting bomb blast effects on buildings, Journal of Battlefield Technology, 63: Pp 155-161.

 [18]-Li, H., Cai, X., Zhang, L., Zhang, B., & Wang, W. (2017). Progressive collapse of steel moment-resisting frame subjected to loss of interior column: Experimental tests. Engineering Structures, 150, 203-220.

[19]-Ding, Y., Song, X., & Zhu, H. T. (2017). Probabilistic progressive collapse analysis of steel-concrete composite floor systems. Journal of Constructional Steel Research, 129, 129-140.

[20]-Rezvani, F. H., Yousefi, A. M., & Ronagh, H. R. (2015, August). Effect of span length on progressive collapse behaviour of steel moment resisting frames. In Structures(Vol. 3, pp. 81-89). Elsevier.

[21]-Ventura, A., Chiaia, B., & De Biagi, V. (2017, October). Robustness assessment of RC framed structures against progressive collapse. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 245, No. 3, p. 032033). IOP Publishing.

[22]-Li, S., Shan, S., Zhai, C., & Xie, L. (2016). Experimental and numerical study on progressive collapse process of RC frames with full-height infill walls. Engineering Failure Analysis, 59, 57-68.

[23]-Alashker, Y., El-Tawil, S., & Sadek, F. (2010). Progressive collapse resistance of steel-concrete composite floors. Journal of Structural Engineering, 136(10), 1187-1196.

[24]-Brunesi, E., Nascimbene, R., Parisi, F., & Augenti, N. (2015). Progressive collapse fragility of reinforced concrete framed structures through incremental dynamic analysis. Engineering Structures, 104, 65-79.

[25]-Shan, S., Li, S., Xu, S., & Xie, L. (2016). Experimental study on the progressive collapse performance of RC frames with infill walls. Engineering Structures, 111, 80-92.

[26]-Gao, S., Xu, M., & Zhang, S. (2017). Dynamic analysis of concrete-filled steel tube composite frame against progressive collapse based on benchmark model. Advances in Structural Engineering, 1369433217737117