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

فهرست 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