بررسي سطح عملكرد و شكل پذيري قابهاي بتن آرمه، قبل و بعد از تقويت با بهره گيري از الياف CFRP

Evaluation of the level of performance and ductility of reinforced concrete frames before and after reinforcement Utilizing CFRP fibers

خلاصه در سال‌هاي اخير، طراحي سازه¬ها بر اساس سطح عملكرد، مورد تحقيق قرار گرفته است. در اين تحقيق مقاوم‌سازي اتصالات با استفاده از اليافCFRP بررسي شده است. بدين¬منظور يك قاب بتن‌آرمه با شكل¬پذيري معمولي انتخاب گرديده و اتصالات آن با استفاده از الياف CFRPتقويت شده و در نهايت شكل¬پذيري و سطح عملكرد قاب تقويت شده مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور يك روش مقاوم¬سازي شامل تقويت جان تير با الياف CFRP در محل اتصالات جهت دور كردن مفصل پلاستيك از بر ستون‌ به كار گرفته شده است. بدين ترتيب كه ابتدا به كمك تحليل اجزاي محدود غير¬خطي، سختي خمشي اتصالات خارجي و مياني قاب موردنظر استخراج و با استفاده از المان‌هاي غير-خطي، اتصالات تقويت‌شده با CFRP در برنامه SAP 2000مدل¬سازي گرديده است؛ سپس به روش فشار¬ افزون دو¬بعدي كل قاب به‌صورت هم¬زمان تحليل شده و نهايتاً سطح عملكرد و شكل¬پذيري اين قاب بر اساس دستورالعمل‌هاي FEMA 356 و¬ ATC 40 تعيين گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه ضريب شكل¬پذيري (µ) قاب‌هاي بتن‌آرمه در صورت تقويت اتصالات آن با الياف CFRP، نسبت به قاب‌هاي تقويت¬نشده تا حدود 30 درصد افزايش مي‌يابد. ضمناً سطح عملكرد و محدوده خطر جاني نيز نسبت به حالت اوليه به ميزان توجهي ارتقاء مي‌يابد.

Abstract Design of structures based on performance level has been the subject of extensive studies in recent years. In the present study, reinforcement of joints using CFRP fibers is investigated. To this end, a concrete frame with typical ductility is selected and its joints are reinforced using CFRP fibers and finally the ductility and performance level of the reinforced frame is investigated. In this process a reinforcing method that consists of reinforcing the beam with CFRP fibers at the joint is used to remove the plastic joint from the column. First, nonlinear finite element analysis is used to extract the bending stiffness of the external and intermediate joints of the frame and then nonlinear elements are used to model the CFRP -reinforced joints in the SAP 2000 software. Next, Two-dimensional additional pressure method is sued to analyze the entire frame at once and finally the performance level and ductility of this frame is determined according to the instructions of FEMA 356 and ATC 40 standards. The results show that reinforcement of concrete frames by CFRP fiber can increase the coefficient of ductility (μ) by about 30%. Moreover, reinforcement of concrete frames by CFRP fiber can significantly improve performance level and the casualty risk as compared to the first mode.