پایان نامه بهسازی لرزه ای قاب های بتن آرمه میانپر مصالح بنایی با استفاده از پلیمرهای مسلح فیبری

فهرست:

فصل اول : کلیات.. 1

1-1- مقدمه 2

1-2- خصوصیات قاب میانپر. 4

1-2-1- اندرکنش بین قاب و میانقاب.. 4

1-2-2- خواص مصالح میانقاب.. 6

1-2-3- درزها 8

1-2-4- آرماتور. 8

1-2-5- نسبت بعدی.. 9

1-3- مودهای گسیختگی قابهای میانپر. 10

1-4- سختی قاب میانپر. 14

1-4-1- نحوه مدلسازی اثر میانقاب بر سختی. 17

1-5- مقاومت میانقاب.. 19

1-5-1- مقاومت ترکخوردگی میانقاب.. 21

1-5-2- مقاومت نهایی میانقاب.. 23

1-5-2- مقاومت میانقاب در جهت عمود بر صفحه 25

فصل دوم  : مبانی نظری و پیشینه تحقیقات انجام شده. 31

2-1- معرفی کامپوزیتهای FRP و کاربرد آن در مقاومسازی سازههای بتن مسلح. 32

2-1-1-انواع ورق‌های کامپوزیت FRP. 33

2-1-2- ویژگی‌های مکانیکی کامپوزیت‌های FRP. 33

2-1-3-  رزین‌ها 34

2-1-4-  مقایسه عملکرد انواع کامپوزیت‌های FRP در مقاوم‌سازی سازه‌ها 35

2-1-5-  ضریب ایمنی. 35

2-2- بررسی مطالعات انجام شده در زمینه مقاوم‌سازی قاب‌های میانپر با FRP. 36

2-2-1- مروری بر مطالعات آزمایشگاهی انجام گرفته توسط اوزکایناک و همکاران. 36

2-2-1-1- بررسی نتایج. 38

2-2-2- مروری بر مطالعات آزمایشگاهی انجام گرفته توسط تارک المسلم و همکاران. 39

2-2-2-1- بحث روی نتایج. 40

2-2-2-2- نتیجه‌گیری.. 42

2-2-3- مروری بر مطالعات آزمایشگاهی انجام گرفته توسط آکین و همکاران. 43

2-2-3-1- بررسی رفتار نمونه‌های مورد آزمایش... 45

2-2-3-2- بحث روی نتایج. 46

2-2-3-3-نتیجه گیری.. 49

فصل سوم : اصول و مبانی مدلسازی و تحلیل قابهای میانپر با نرم‌افزار اجزاء محدود ABAQUS. 50

3-1- مقدمه 51

3-2- معرفی نرم‌افزار اجزاء محدود ABAQUS. 52

3-2-1- تاریخچه. 54

3-3- معرفی تحقیق آزمایشگاهی مورد استفاده برای مدلسازی در نرم افزار ABAQUS. 55

3-3-1- معرفی نمونه‌ها 56

3-3-1-1- قاب بتنی مسلح با دیوار میانقاب آجری.. 56

3-3-1-2- بررسی حالت‌های مختلف مقاوم‌سازی نمونه‌ها 60

3-4- مدلسازی اعضا 66

3-4-1- مدلسازی اعضای قاب بتنی مسلح. 66

3-4-1-1- مدلسازی رفتار بتن در آباکوس.. 67

3-4-1-2- معرفی المان  C3D8R برای اعضای بتنی. 79

3-4-1-3- مدل‌سازی میلگردهای فولادی.. 80

3-4-2- مدل‌سازی میانقاب آجری.. 83

3-4-2-1- روش‌های موجود برای مدل سازی سازه‌های بنایی. 83

3-4-2-1-1- مدلسازی دقیق. 83

3-4-2-1-2- مدلسازی میکرو. 84

3-4-2-1-3- مدلسازی ماکرو. 84

3-4-3- مدل سازی CFRP. 89

3-5- تحلیل. 90

3-5-1- روش تحلیل دینامیکی صریح. 91

3-5-2- مقیاس‌سازی جرمی. 92

3-5-3- فرضیات تحلیل. 93

فصل چهارم : مدل‌سازی و نتایج.. 95

4-1- مقدمه 96

4-2- مشخصات مکانیکی مصالح. 97

4-2-1- بتن. 97

4-2-2- میلگردها 97

4-2-3-مصالح بنایی. 97

4-2-4- CFRP. 97

4-3- مدل‌سازی.. 98

4-2- نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی روی نمونه‌ها 99

4-2-1- نمونه 1. 99

4-2-2- نمونه 2. 103

4-2-3- نمونه 3. 107

4-2-4- نمونه 4. 111

4-2-5- نمونه 5. 116

4-2-6- نمونه 6. 121

4-2-7- نمونه 7. 126

فصل پنجم : بحث و نتیجه‌گیری.. 131

5-1- مقدمه 132

5-2- بحث روی نتایج حاصل از تحلیل. 133

5-3- نتیجه‌گیری.. 138

5-4- پیشنهادات.. 139

فهرست منابع و مراجع. 140

ABSTRACT  146

منبع:

[1] W.W. El-Dakhakhni, A.A. Hamid, Z.H.R. Hakam & M. Elgaaly. Hazard mitigation and strengthening of unreinforced masonry walls using composites, Composite structures 73 (2006) 458-477.

[2] محمدی، مجید. میانقاب و اثر آن بر سازه. تهران:فدک ایساتیس، چاپ اول.1390.

[3] ناطقی الهی فریبرز، ملکی شهرام. مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی با FRP. تهران:نورپردازان، چاپ دوم.1389.

[4] FEMA 356, Prestandard for the Seismic Rehabilitation of buildings, Federal Emergency Management agency, Second Draft,March 22, 2000

[5] دستورالعمل بهسازی ساختمان‌های موجود، نشریه 360، دفتر امور فنی و تعیین معیارها و کاهش خطرپذیری، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، 1385

[6].Smith, B. S. & Coull, A., Tall Building Structures: Analysis and Design, John Wiley & Sons, Inc (1991)

[7] Paulay, T. & Priestley, M.J.N. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings, John Wiley & Sons, New York, United States (1992)

[8] Bell, D.K. & Davidson, B.J., Evaluation of Earthquake Risk Buildings with Masonry Infill Panels, NZSEE Conference, 2001

[9] Mohyeddin-Kermani, A. et al. (n.d).The Behaviour of RC Frames with Masonry Infill in Wenchuan Earthquake

[10] Baran, M. & Sevil, T., Analytical and experimental studies on infilled RC Frames , International Journal of the Physical Sciences Vol. 5(13), pp. 1981-1998, 18 October

[11] مقدم حسن. مهندسی زلزله، مبانی و کاربرد. تهران:حسن مقدم،چاپ هفتم. 1387.

[12] P. Gavrilovic, V. Sendova, Experimental and analysis studies of infill walls in reinforced concrete structures, Earthquake engineering , 10th world conference, 1992 Balken, Rotterdam

[13] ASTM, American Standard for Testing Material, Standard test methods for compressive strength of masonry prisms, E 447-92b, 2000.

[14] K.M Mosalam, R.N White & P. Gergely, Static response of infilled frames using quasi-static experimentation, Journal of Str. Eng. Vol. 123, No. 11, P-1462-1469

[15] تسنیمی عباسعلی، رفتار دیوارهای مندرج در استاندارد 2800 ایران، نشریه شماره گ-404 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، سال 1383

 [16] D. Combescure, P. Regon, Application of local to global approach to the study of infilled frame structures under seismic loading, 12WCEE, 2000

[17] J.R. Riddington, P. Jukes, Determination of material properties for use in masonry FE analyses, Masonry international, Vol. 12, No. 2, 1988

[18] Riddington, J.R. The influence of initial gaps on infilled frame behaviour. Proc. Instn. Civ. Engrs. Part2, Step. 1984, 29-310.

[19] A. Saneinejad & B. Hobbs, Inelastic design of infilled frames, Journal of earthquake engineering, Vol. 121, No. 4, April 1995, P 634-650

[20] P.G. Carydis, H.P. Mouzakis, J.M Taflambas & E.A Vougioukas, Response of infilled frames with brickwalls to earthquake motions, Earthquake eng. 10th World Conf., balkema, Rotterdam, 1992, P-2829-2834

[21] W. Jung, Polymer matrix composite (PMC) infill walls for seismic retrofit, MCEER, student research accomplishment, No. 21

[22] RC frames under earthquake loading, State of the art report, Comite Eurointernational du beton.

[23] F. Pires, E.C. Carvalho, The behavior of infilled reinforced concret frames under horizontal cyclic loading, 10th world conference, Balken, Rotterdam, 1992

[24] L. Decanini, A.D. Sortis, L. Liberatore, F. Mollaioli, Damage characrterization of the 1999 athens earthquake, 12th European conference on earthquake engineering

[25] A.E. Schultz, R.S. Hutchinson, G.C. Cheok, Seismic performance of masonry walls with bed joint reinforcement, Published by Elsevier Science Ltd, Paper Refrence: T119-4, 1998

[26] M. Mohammadi Ghazimahalleh, Stiffness and Damping of infilled steel frames, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, ICE, Structures & Buildings, No.160, April 2007, Pages 105-118

[27] S. Altin, U. Ersoy & T. Tankut, Hysteretic response of reinforced concrete infilled frames, Journal of Str. Eng. Vol. 118, No. 8, Aug, 1992, P-2133-2150

[28] M. Lafuente, A. Molina, C. Gentatios, Seismic resistant behavior of minor reinforced concrete frames with masonry infill walls, 12WCEE,2000

[29] A.B Mehrabi, P.B Shing, M.p schuller & J.L Noland, Experimental evaluation of masonry infilled RC frames, Journal of Structural engineering, Vol.122, No. 3, March, 1996

[30] Wood, R. H. “Plasticity, composite action and collapse design of unreinforced shear wall panels in frames.” Proc., Instn. Civ. Engrs., Part 2, 65, 381-411. 1978

[31] Thomas, F. G.  “The strength of brickwork.” Struct. Engrg., 31(2), 44-46. 1953

[32] Wood, R. H. “The stability of tall buildings.” Proc.,Instn. Civ. Engrs., 11, 69-102. 1958

[33] Mainstone, R. J. “Discussion on steel frames with brickwork and concrete infilling.” Proc., Instn. Civ. Engrs., 23, 94-99. 1962

[34] Liauw, T. C., and Kwan, K. H. (). “Plastic theory of nonintegral infilled frames”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers (London), Part 2, 75, 1983, pp. 379-396. 1983

[35] Mehrabi, A. B., Shing, P. B. “Finite element modeling of masonry-infilled RC frames.” J. Struct. Engrg., ASCE, 123(5), 604-613. 1997.

[36] Al-Chaar, G., Issa, M. and Sweeney. S. “Behavior of masonry-infilled nonductile reinforced concrete frames.” J. Struct. Engrg. ASCE, 128 (8), pp. 1055-1063. 2002

[37] El-Dakhakhni, W. W. “Experimental and analytical seismic evaluation of concrete masonry-infilled steel frames retrofitted using GFRP laminates.” PhD thesis, Drexel University. 2002

[38] Ghosh, A. K., Amde, A.M. “Finite element analysis of infilled frames.” J. Struct. Engrg., ASCE, 128(7), 881-889. 2002

[39] El-Dakhakhni, W. W., Elgaaly, M., and Hamid, A. A. “Three-Strut model for concrete masonry infilled frames.” J. Struct. Eng., ASCE, 129(2), 177-185. 2003.

[40] Kappos, A. J. “Seismic Design and Performance Assessment of Masonry Infilled R/C Frames.” Proceedings of the 12th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No. 989 on CD-ROM, New Zealand. 2000

[41] H.A. Moghadam & P.J. Dowling, The state of the art in infilled frames, ESEE Research Report No. 2, Feb. 2003

[42] Riddington. J., Stafford – Smith, B. Analysis of infilled frames subject to racking with design recommendations. Struct. Engr. 1977, 52, No. 6, 263-268

[43] Achyutha, H. et al. Effect of contact between infill and frame on the behaviour of infilled multi-storey frames. Proc. 6th Intnl. Brick Masonry Conf, Rome, 1982.

[44] Dawe, J.L., McBrid, R.T. Experimental investigation of the shear resistance of masonry panels in steel frames, Proc. 7 th Int. Brick Masonry Conf., Melbourne, Australia, 1985.

[45] Focardi, F., Manzini, E. Diagonal tension tests on reinforced and nonreinforced brick panels. Proc. Of 8th World Conference on earthquake Engineering, 1984, Son Francisco, California. USA, Vol. VI, pp. 839-846.

[46] Zarnic, R., Tomazevic, M. Study of the behaviour of masonry infilled reinforce concrete frames subjected to seimic loading. Part 2, A report to the research community of Solvenia, ZRMK/IKPI – 8502 Ljubljana, 1985.

[47] Dawe, J.L., Young, T.C. An investigation of factors influencing the behavior of masonry infill in steel frames subjected to in – plane shear. Proc. 7 the Intl. Brick Masonry conf., Melbourne, Australia.1985

[48] Benjamin, J.R. Williams. H.V. The behaviour of one – storey shear walls. Proc. ASCE.ST. 4 (July), 1958, paper 1723

[49] Karamanski, T. Calculating infilled frames by method of finite elements. Synposium on tall buildings, Edited by Coull and B. Stafford Smith, Pergamon Press.1967

[50] K.M Mosalam, R.N White & P. Gergely, Static response of infilled frames using quasi-static experimentation, Journal of Str. Eng. Vol. 123, No. 11, P-1462-1469

[51] Mallick, D.V., Garg, R.P Effect of openings on the lateral stiffness of infilled frames. Proc. Instn. Civ. Engers. 1971, 49, June, 193 – 209

[52] R.D. Flanagan, R.M. Bennett, Members, ASCE, In-plane behavior of structural clay tile infilled frames, Journal of structural engineering, Vol. 125, No. 6, 1999

[53] R. Zarnic Experimentally based inelastic models for masonry infilled R-C frames, fifth U.S. National Conf. On earthquake Eng., Vol. 2, P 161-170

[54] A.B Mehrabi, P.B Shing, M.P Schuller & J.L Noland, Experimental evaluation of masonry infilled Rc frames, Journal of Structural engineering, Vol.122, No. 3, March, 1996

[55] Mainstone, R.J., and Weeks, G.A. The influence of bouning frame on the racking stiffness and strengths of brick walls. 2nd Intnl Brick masonry Conf. 1970

[56] حاج‌اسماعیلی مهدی، دکتر تسنیمی، مطالعه آزمایشگاهی رفتار ساختمان‌های آجری تحت بارگذاری جانبی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، خرداد 1380

[57] Stafford – Smith, B.S. Behavior of square infilled frames. Am. Soc. Civ. Engrs., 92. No S.T.1 (Feb) 381-403.1966

[58] R.Angle & D.P Abrams, Out of plane strength of URM infill panels, NCEER-94-0004-,P 1-9 to 1-14

[59] G. De Felice, R. Giannini, Out of plane seismic resistance of masonry walls, Journal of earthquake Engineering, 2001, Vol. 5, No. 2, pp. 253-271

[60] J.B Mander & L.E Aycardi & D.K Kim, Physical and analatical modeling of brick infilled steel frames, NCEER-94-0004, P 1-21 to 1-26

[61] N. Youssef, The influence of modeling assumptions on the predicted behavior of unreinforced masonry structures, NCEER-94-0004, P 1-39 to 1-44

[62] M.N Fardis, S.N. Bousias, G. Franchioni & T.B Panagiotakos, Seismic response and design of RC structures with plane-eccentric masonry infilles, Earthquake engng and Struct. Dyn. Vol. 28, 1999, P 173-191

[63] R.D Flanagan, M.A Tenbus, & R.M. Bennett, Numerical modelling of clay tile infills, NCEER-94-0004, P 1-63 to 1-68

[64] R.D Flanagan, R.M, bennette, Bidirectional behavior of structural clay tile infilled frames. Journal of structurel engineering, Vol. 125, No. 3, March, 1999.

[65] مقدم حسن، رفتار ساختمان‌های آجری مسلح و غیرمسلح در برابر زلزله، انتشارات موسسه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، چاپ اول، 1373

[66] L.L. Mendola, M. Papia, G.Zingone, stability of masonry wall subjected to seismic transverse forces, Journal of structural engineering, Vol. 121, No. 11, 1995

[67] Darby, A., Ibell, T. and Evernden, M., 2010. Innovative use and characterization of polymers for timber-relatd construction. Materials, 3 (2), pp. 1104-1124

[68] ACI 440R-96. State-of-the Art Report on Fiber Reinforced Plastic (FRP) Rein Forcement for Concrete Structures, American Concrete Institute (ACI) Committee 440, Farmigton Hills, Michigan, VSA. 1996

[69] H. Ozkaynak, E. Yuksel, O. Buyukozturk, C. Ylcin, & A.A. Dindar, Quasi-static and pseudo-dynamic testing of infilled RC frames retrofitted with CFRP material. Composites: Part B 42 (2011) 238-263

[70] T.H. Almusallam & Y.A. Al-Salloum, Behavior of FRP Strengthened Infill Walls under In-Plane Seismic Loading, J. Compos. Constr..11:308-318. ASCE. 1090-0268(2007)11:3(308). 2007

[71] E. Akin, E. Canbay, B. Binici & G. Ozcebe, Testing and analysis of infilled reinforced concrete frames strengthened with CFRP reinforcement, Journal of Reinforced Plastics and Composites 2011 30: 1605

[72] پورامینیان، مجید. ارزیابی لرزه‌ای بناهای تاریخی (با مطالعه موردی بنای تاریخی ارگ علیشاه تبریز). پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت معلم آذربایجان. تبریز 1387.

[73] Guney Ozcebe, Ugur Ersoy, Tugrul Tankut, Emrah Erduran, R. S. Orkun Keskin, H. Cenan Mertol, Strengthening of Brick-Infilled RC Frames with CFRP, 1Department of Civil Engineering Middle East Technical University, Ankara Turkey: March 2003, Report No. 06531

[74] Sonuvar, M.O., “Hysteretic Response of Reinforced Concrete Frames Repaired by Means of Reinforced Concrete Infills”, Ph.D. Thesis, Department of Civil Engineering, Middle East Technical University, June 2001.

[75] شهبازی رضا، یکرنگ‌نیا محمد. راهنمای کاربردی آباکوس به همراه مسائل مهندسی عمران. تهران: علم عمران،چاپ اول. 1392

[76] ABAQUS ANALYSIS USER’S MANUAL, Version 6.12,2012.

[77] Drucker D. C. and prager W. Soil mechanics and plastic analysis for limit design, Quarterly of Applied Matthematics, Vol. 10, No. 2, pp. 157-165 1952.

[78] J. Lubliner, J. Oliver, S. Oller, & E. Onate, A Plastic-Damage Model for Concrete, International Journal of Solids and Structures, Vol. 25, pp 299-329, 1989

[79] Kent D.C. and park R. (1971), Flexural Members with Confined Concrete, Journal of Structural Division, Proceeding of the American Society of Civil Engineers, Vol. 97, No. ST7, 1960-1990

[80] Park R. & Paulay T. (1975), Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons

[81] سروش‌نیا سهیل، بهشتیان نیما. کاملترین مرجع کاربردی آباکوس. تهران:  نگارنده دانش، چاپ دوم.1391

[82] Hemant B. Kaushik; Durgesh C. Rai2; and Sudhir K. Jain, M.ASCE,Stress Strain Characteristics of Clay Brick Masonryunder Uniaxial Compression, JOURNAL OF MATERIALS IN CIVIL ENGINEERING © ASCE / SEPTEMBER 2007

[83] Kachlalev, D., Miller T., Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Structures Strengthened with FRP Lminates, Final Report, SPR 316, for Oregon Department of Transportation Research Group and Federal Highway Adminstration, May 2001

[84] محمودزاده کنی، ایرج. خان‌محمدی، محمد. محمدی اصل، محمد. و قریب، محمد‌مهدی. ارزیابی عملکرد قاب‌های بتنی مقاوم‌شده با میانقاب‌های بتنی دارای بازشو. نشریه مهندسی عمران و نقشه‌برداری- دانشکده فنی، دوره 45، شماره 1، فروردین‌ماه 1390، از صفحه 63 تا 74.

[85] P.G. Asteris, D.J. Kakaletsis, C.Z. Chrysostomou, E.E. Smyrou. Failure Modes of In-filled Frames. Electrical Journal of Structural Engineering 11(1) 2011