تأثیر استفاده از الیاف FRP بر شاخص خسارت، سطوح عملکرد لرزه‏ای و شکل ‏پذیری ستون‏ های دایره ‏ای شکل پایه پل‏ ها با استفاده از تحلیل ‏های NSP و IDA

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سازه، مهندسی عمران و محیط ‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 گروه سازه، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌ زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

یکی از روش ­های بهبود عملکرد لرزه‏ای ستون‏ های دایره ­ای شکل پل ‏ها، استفاده از الیاف FRP (Fiber Reinforced Polymer) است. در این پژوهش، عملکرد لرزه‏ای ستون‏ ها با مقطع دایره ‏ای در حالت‏ های بدون محصورشدگی و همچنین با در نظر گرفتن تعداد لایه ‏های مختلف الیاف FRP به دور آن‏ها موردبررسی قرار گرفته است. اثر استفاده از الیاف در تعداد لایه ‏های مختلف بر ظرفیت شکل‏ پذیری، مقاومت تسلیم و سطوح عملکرد لرزه­ ای این ستون­ ها با انجام تحلیل ­های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی ارزیابی شده است. نتایج تحلیل­ های استاتیکی غیرخطی بار افزون، نشان می­دهد که با افزایش محصور‏شدگی، در اثر استفاده از تعداد لایه ‏های مختلف الیاف، ظرفیت شکل ‏پذیری و مقاومت تسلیم این ستون‏ ها افزایش خواهد یافت. همچنین نتایج تحلیل‏ های تاریخچه زمانی غیر‏خطی حاکی از کاهش تقاضای شکل‏ پذیری و شاخص خسارت لرزه ‏ای این ستون ‏ها تحت زلزله­ های دور از گسل ثبت‌شده بر روی خاک تیپ C است. آنالیزهای دینامیکی غیر‏خطی فزاینده نیز بر روی مدل‏ های مختلف، با استفاده از 22 رکورد زلزله معرفی‌شده در گزارش FEMA-P695 انجام شده است. نتایج این تحلیل‏ ها نشان می­ دهد که استفاده از این الیاف به دور ستون‏ ها، سطوح عملکرد لرزه ‏ای خدمت­ رسانی بی‏ وقفه، قابلیت استفاده بی‏ وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش آن‏ها را بهبود می‏ بخشد. تأثیر این الیاف در افزایش سطح عملکرد لرزه‏ ای آستانه فروریزش ستون‏ ها، قابل‌توجه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of FRP use on the Damage Index, Seismic Performance Levels and Ductility of The Bridges Circular Columns by Using IDA and NSP Analyses

نویسندگان [English]

  • Ehsan Bagheri 1
  • Farhad Daneshjoo 2
1 Structural Department, Faculty of Environment and Civil Engineering, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
2 Structural Department, Faculty of Environment and Civil Engineering, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the purposes of this study is to investigate the effect of the FRP use in order to increase the ductility capacity and reduce the ductility demand under dynamic loads. In this order the maximum ductility demand in the circular columns used in the bridges in the cases of use and disuse of FRP under far field earthquake records has been investigated and the effect of this application on the ductility demands has been determined quantitatively. By using the results of this study, the effect of FRP using in increasing the lateral strength of these columns has been investigated quantitatively.
In the following, the columns damages in the cases of use and disuse of this polymers has been investigated quantitatively using an appropriate damage index and the effect of their use in reducing seismic damages has been studied.
Finally, using incremental non-linear dynamic analyses on these columns considering confinement due to the polymers, seismic performance level such as operational, Immediate Occupancy, life safety and Collapse Prevention limit states has been investigated and the effect of using FRP in bridges circular columns on the improvement of their seismic performance has been evaluated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Confinement
  • ductility capacity
  • seismic ductility demand
  • damage index
  • yield strength
  • performance levels

مراجع

دهقانی ا، دانشجو ف، "مقاوم ­سازی تیرهای ترک­ خورده فولادی با استفاده از ورق­ های FRP"، پایان­نامه دوره دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، 1396.
نشریه شماره 463، آییـن­ نامه طرح پل­ های راه و راه­ آهن در برابر زلزله، ﻣﻌﺎوﻧﺖ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ رﻳﺰی و ﻧﻈﺎرت راﻫﺒﺮدی رﻳاست ﺟﻤﻬﻮر، وزارت راه و ﺗﺮاﺑﺮی، 1387.
نوری شیرازی م، عابدی ک، "بررسی آزمایشگاهی رفتار ستون ­های بتنی غیرمسلح تقویت شده با شیون نوین کاربرد ترکیبی ژاکت­ های فولادی- پلیمری"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1397، 48 (1)، 88-77.
Applied Technology Council (ATC 40), “Seismic evaluation and retrofit of concrete builings”, California, USA, 1996.
Caltrans, Version 1.6, “Seicmic design criteria”, California, USA. 2010.
Eid R, Paultre P, “Compressive behavior of FRP-confined reinforced concrete columns”, Engineering Structures, 2017, 132, 518-530.
Federeal Emergency Management Agency (FEMA 356), “Prestandard and Commentary for the seismic rehabilitation of buildings”, Washington DC, USA, 2000.
Federeal Emergency Management Agency (FEMA P695), “Quantification of Building Seismic Performance Factors”, Washington DC, USA, 2009.
Hu D, Barbato M, “Simple and efficient finite element modeling of reinforced concrete columns confined with fiber-reinforced polymers”, Engineering Structures, 2014, 72, 113-122.
Omar I, ElGawady MA, “Behavior of hollow FRP-concrete-steel columns under static cyclic axial compressive loading”, Engineering Structures, 2016, 123, 77-88.
OpenSees, “Open System for Earthquake Engineering Simulation”, Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2016.
Park YJ, Ang AH-S, Wen YK, “Seismic damage analysis of reinforced Concrete buildings”, Structural Engineering, 1985, 111, 740-757.
Shao Y, Zhu Z, Mirmiran A, “Cyclic modeling of FRP-confined concrete with improved ductility”, Cement and Concrete Composites, 2006, 28, 959-968.
Turgay T, Polat Z, Koksal H, Doran B, Karakoc C, “Compressive behavior of large-scale square reinforced concrete columns confined with carbon fiber reinforced polymer jackets”, Material and design, 2010, 31, 357-64.
Vamvatsikos D, EERI M, Cornell CA, “Applied Incremental Dynamic Analysis”, Based on a short paper presented at the 12th European Conference on Earthquake Engineering, London, 2002.
Youcef YS, Amziane S, Chemrouk M, “CFRP confinement effectiveness on the behavior of reinforced concrete columns with respect to buckling instability”, Construction and Building, 2015, 81, 81-92.
Zoppo MD, Ludovico MD, Balsamo A, Prota A, Manfredi G, “FRP for Seismic strengthening of shear controlled RC columns:Experience from earthquakes and xperimental analysis”, Composites, 2017, 129, 47-57.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 53.1، شماره 110 - شماره پیاپی 110
بهار 1402
خرداد 1402
صفحه 125-137

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار