مصالح و سازه های بتنی

مصالح و سازه های بتنی

ارزیابی رفتار لرزه ای و هزینه عمرمفید سازه های بلندمرتبه بتنی دارای اتصالات تعمیرپذیر تحت اثر رکوردهای زلزله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
2 گروه مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران ایران
3 گرده مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران ایران
چکیده
هدف اصلی در پژوهش حاضر، ارزیابی رفتار لرزه ای و هزینه عمر مفید سازه های بتنی بلندمرتبه دارای اتصالات تعمیرپذیر تحت اثر رکوردهای زلزله می باشد. به منظور دستیابی به این هدف، سه سازه 15، 20 و 25 طبقه بتنی در محیط نرم افزار ایتبس طراحی و در ادامه سازه های بررسی شده به ازای دو حالت استفاده و عدم استفاده از سیستم پیشنهادی شامل دیوار پیش ساخته بتنی دارای میراگر تعویض پذیر در 4 گوشه پانل، در محیط نرم افزار اپنسیس با استفاده از 7 رکورد زلزله مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه پاسخ های لرزه ای شامل دریفت میان طبقه و شتاب طبقات در قاب های مورد مطالعه به ازای دو حالت سیستم پیشنهادی و سیستم دیواربرشی بتنی متداول مورد بررسی قرار گرفته و به منظور کاربردی تر شدن پژوهش حاضر، هزینه عمر مفید سازه های 15، 20 و 25 طبقه به ازای دو سیستم مورد مطالعه، ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان داد، حداکثر دریفت میان طبقه مدل های 15، 20 و 25 طبقه دارای سیستم پیشنهادی، در مقایسه با مدل های دیوار بتنی متداول، به ترتیب 50%، 40% و 34.5% کاهش یافته است. این روند کاهشی در خصوص پاسخ میانگین شتاب طبقات در مورد مدل های 15، 20 و 25 طبقه به ترتیب برابر با 63.9% ، 57.4% و 52.8% به دست آمده است. همچنین برای مدل های 15، 20 و 25 طبقه، هزینه عمر مفید مدل پیشنهادی به ترتیب 10%، 18% و 30% از هزینه عمر مفید مدل دیوار برشی متداول کمتر است. از بررسی های انجام شده، می توان نتیجه گرفت که سیستم پیشنهادی با توجه به ویژگی تعمیرپذیری، تقاضای لرزه ای و هزینه های عمر مفید ساختمان را در مقایسه با سیستم دیوار برشی متداول به طرز قابل توجهی کاهش می دهد. این مطلب باعث می شود که عملکرد لرزه ای و تاب آوری لرزه ای در مناطق لرزه خیز با استفاده از سیستم پیشنهادی افزایش یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation of Seismic Performance and Life-Cycle Cost of High-Rise Concrete Structures with Repairable Connections under Earthquake Excitations

نویسندگان English

Seyyed Mahdi Davari Sani 1
Panam Zarfam 2
MirHamid Hosseini 3
1 DEPARTMENT of Civil Engineering
2 Department of Civil Engineering
3 Department of Civil Engineering
چکیده English

The primary objective of this study is to assess the seismic performance and life-cycle cost of high-rise concrete structures equipped with repairable connections under earthquake excitations. To achieve this goal, three reinforced concrete buildings with 15, 20, and 25 stories were designed using the ITBS software. Subsequently, the seismic behavior of these structures was examined under two scenarios with and without the proposed system comprising precast concrete walls incorporating replaceable dampers at the four corners of each panel. Nonlinear dynamic analyses were conducted in the OpenSees environment using seven ground motion records. Seismic responses, including inter-story drift and floor acceleration, were evaluated for both the proposed system and conventional concrete shear wall systems. To enhance practical relevance, the life-cycle cost of the 15-, 20-, and 25-story models was also assessed for both structural configurations. Results indicate that the maximum inter-story drift of the 15-, 20-, and 25-story models utilizing the proposed system decreased by 50%, 40%, and 34.5%, respectively, compared to conventional concrete wall models. Similarly, the average floor acceleration response reduced by 63.9%, 57.4%, and 52.8%, respectively. Furthermore, the life-cycle cost of the proposed system was found to be 10%, 18%, and 30% lower than that of the conventional shear wall system for the corresponding models. Overall, the findings demonstrate that the proposed system, due to its repairability feature, significantly reduces seismic demands and life-cycle costs, thereby improving seismic performance and resilience of high-rise concrete structures in earthquake-prone regions.

کلیدواژه‌ها English

High-rise concrete structure
repairable connection
earthquake excitation
drift
acceleration
life-cycle cost
[1]. Ye M, Jiang J, Chen HM, Zhou HY, Song DD. Seismic behavior of an innovative hybrid beam-column connection for precast concrete structures. Eng Struct, 2021, 15(227), 111436.
[2]. Li X, Wu G, Kurama YC, Cui H. Experimental comparisons of repairable precast concrete shear walls with a monolithic cast-in-place wall. Eng Struct, 2020, 216, 110671.
[3]. Qi Y, Teng J, Shan Q, Ding J, Li Z, Huang C, et al. Seismic performance of a novel prefabricated beam-to-column steel joint considering buckling behaviour of dampers. Eng Struct, 2021, 15(229), 111591.
[4]. Yang C, Xie L, Li A, Wang X. A dry-connected rotational friction dissipative beam-to-column joint for precast concrete frame: Full-scale experimental and numerical investigations. Journal of Building Engineering. 2022, 21, 104685.
[5]. Han Q, Wang D, Zhang Y, Tao W, Zhu Y. Experimental investigation and simplified stiffness degradation model of precast concrete shear wall with steel connectors, Eng Struct, 2020, 220, 110943.
[6]. Fang Q, Qiu H, Sun J, Dal Lago B, Jiang H. Performance study of precast reinforced concrete shear walls with steel columns containing friction-bearing devices. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2021 Aug; 21(3):1-9.
 [7]. Zamani AM, Pahlavan H, Shamekhi Amiri M and Rafiee F. Probabilistic Seismic Assessment of RC Tall Regular Building Having Special Moment Frames Subjected to Long-Period Earthquakes. Journal of Structural and Construction Engineering. 2022, 8(4), pp270-291(In Persian).
[8]. Mousapour R, RezvaniSharif M and BeheshtiAval SB. Investigation of Seismic Behavior of Reinforced Concrete Shear Walls Rehabilitated Whit Fiber Reinforced Polymer Sheets. AmirKabir Journal of Civil Engineering. 2021, 53(5), pp 1781-1800 (In Persian).
 [9] M. R. Seify Asghshahr, S. Rafiei, Seismic Response of Base-isolated Dual-system Reinforced Concrete Buildings at a Near-fault Site, Amirkabir J. Civil Eng., 54(4) (2022) 1607-1630.4555.
[10]. Dal Lago B, Biondini F, Toniolo G. Experimental tests on multiple-slit devices for precast concrete panels. Engineering Structures. 2018 Jul 15; 167:420-30.
[11]. Lu X, Wu H. Study on seismic performance of prestressed precast concrete walls through cyclic lateral loading test. Magazine of Concrete Research. 2017 Sep; 69(17):878-91.
[12]. Khakurel S, Dhakal RP, Yeow TZ, Saha SK. Performance group weighting factors for rapid seismic loss estimation of buildings of different usage. Earthquake Spectra. 2020 Aug; 36(3):1141-65.

  • تاریخ دریافت 26 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 13 اردیبهشت 1405